познайомитися із пластичним обміном на прикладі біосинтезу білків.
Задачі уроку:
вивчити пластичний обмін і процес біосинтезу білків.
Хід уроку
В клітині виявлено приблизно тисяча ферментів. За допомогою такого потужного каталітичного апарату здійснюється складна і різноманітна хімічна діяльність. З величезного числа хімічних реакцій клітини виділяються два протилежні типи реакцій - синтез і розщеплення. Взаємозв'язок пластичного і енергетичного обміну: пластичний обмін поставляє для енергетичного обміну органічні речовини і ферменти, а енергетичний обмін поставляє для пластичного - енергію, без якої не можуть йти реакції синтезу. Порушення одного з видів клітинного обміну веде до порушення усіх процесів життєдіяльності, до загибелі організму. Діти, давайте розглянемо наглядно цей зв`язок на малюнку1. Мал. 1 Класифікація внутрішнього обміну і зв`язок обмінів Уся безліч обмінних процесів підрозділяється на два протилежні потоки біохімічних реакцій, які називаються енергетичний обмін і пластичний обмін. Пластичний і енергетичний обмін - це зв'язані (взаємозв'язані) процеси. Продукти реакцій пластичного обміну рано чи пізно вступають в реакції енергетичного обміну і навпаки. Енергія, отримана в ході реакцій енергетичного обміну, використовується в реакціях пластичного обміну. Реакції метаболізму рано чи пізно завершуються перетворенням усієї початкової енергії н Енергетичний обмін (катаболізм, або дисиміляція) - це сукупність фізіолого-біохімічних процесів, в ході яких відбувається окислення складних органічних речовин. В результаті енергетичного обміну утворюються простіші органічні або неорганічні речовини, і виділяється високоорганізована енергія (наприклад, у виді АТФ). Пластичний обмін (анаболізм, або асиміляція) - це сукупність фізіолого-біохімічних процесів, в ході яких з простих органічних і неорганічних речовин утворюються складніші речовини. Пластичний обмін протікає з витратою високоорганізованої енергії (наприклад, у виді АТФ), яка витрачається на відновлення початкових з'єднань вуглецю шляхом приєднання до них електронів і протонів Для пластичного обміну потрібні первинні джерела вуглецю (початкова "цегла" для утворення органічних речовин) і первинні джерела високоорганізованої енергії та тепла. Усі організми здатні синтезувати складні органічні речовини, використовуючи відносно прості органічні речовини з асиметричним атомом вуглецю. Організми, усі клітини яких потребують готових органічних речовин, називаються гетеротрофними (чи просто гетеротрофами). Проте існують організми, у яких хоч би частина клітин здатна асимілювати (тобто засвоювати) вуглекислий газ. Такі організми називаються автотрофними (чи просто автотрофами). До автотрофів часто відносять прокаріот, що асимілюючихть найпростіші органічні: метан, поліетилен, фенол. Усі організми здатні отримувати високоорганізовану енергію шляхом катаболізму (тобто за рахунок окислення органічних речовин). Організми, у яких усі клітини отримують високоорганізовану енергію тільки таким шляхом, називаються органотрофними (чи просто органотрофами). Проте існують організми, у яких хоч би частина клітин здатна використати світлову енергію. Учні, давайте подивимося на малюнок 2. Який процес тут зображений? Мал. 2 Процес синтезу зовнішніх речовин Такі організми називаються фототрофними (чи просто фототрофами). Крім того, багато прокаріотів здатні використати енергію окислення неорганічних речовин. Такі організми називаються литотрофними (чи просто литотрофами). Для органотрофів і літотрофів часто вживають загальну назву хемотрофи.
Біосинтез білків
Синтез речовин, що йде в клітині, називають біологічним синтезом або скорочено біосинтезом. Усі реакції біосинтезу йдуть з поглинанням енергії. Сукупність реакцій біосинтезу називають пластичним обміном або асиміляцією. Сенс цього процесу полягає в тому, що що поступають в клітину із зовнішнього середовища харчові речовини, що різко відрізняються від речовини клітини, в результаті хімічних перетворень стають речовинами клітини. Друзі, зверніть увагу на наступне відео. Відео 1 «Біосинтез білка»
Реакції розщеплювання. Складні речовини розпадаються на простіші, високомолекулярні - на низькомолекулярні. Білки розпадаються на амінокислоти, крохмаль - на глюкозу. Ці речовини розщеплюються на ще більше низькомолекулярні з'єднання, і врешті-решт утворюється зовсім прості, бідні енергією речовини - СО2 і Н2О. Реакції розщеплювання у більшості випадків супроводжуються виділенням енергії. Біологічне значення цих реакцій полягає в забезпеченні клітини енергією. Будь-яка форма активності - рух, секреція, біосинтез та ін. - потребує витрати енергії. Фотосинтез і біосинтез білків є нагальними прикладами пластичного обміну. Діти, давайте згадаємо процес фотосинтезу і подивимося малюнок 3. Мал. 3 Схема фотосинтезу У біосинтезі білку дуже важливу роль відіграють ядро, рибосоми та ендоплазматична мережа. Друзі, давайте уважно розглянемо відео про значення нуклеїнових кислот в біосинтезі білка.
Відео 2 «Нуклеїнові кислоти в біосинтезі білка»
В реакції біосинтезу приймають участь різноманітні ферменти , тому цей процес має ферментативний характер реакцій біосинтезу. Джерелом енергії для біосинтезу є молекули АТФ. Діти, давайте подивимося на малюнок 4, щоб зрозуміти цей процес. Мал. 4 Біосинтез білку Матричний характер Реакції синтезу білків і нуклеїнових кислот в клітині мають також матричний характер. Це пов`язано з послідовністю нуклеотидів в молекулі ДНК, що є матричною основою для розташування нуклеотидів в молекулі іРНК. В той же час послідовність нуклеотидів в молекулі іРНК є матричною основою для розташування амінокислот в молекулі білку в певному порядку. Біосинтез білків. Транскрипція і трансляція. Процес біосинтезу білку включає ряд послідовно протікаючих подій в ядрі клітини. Це реплікація ДНК (транскрипція) та переміщення інформаційної РНК (трансляція). Синтез інформаційної РНК (і-РНК) відбувається в ядрі. Транскрипція - процес переписування інформації, що міститься в генах ДНК на молекулу і-РНК, що синтезується. Трансляція - процес зборки молекули білку, що йде в рибосомах. Молекули і-РНК виходять з ядра клітини через пори оболонки ядра і спрямовуються в цитоплазму до рибосом. Сюди ж доставляються амінокислоти. Рибосома по ланцюжку і-РНК робить крок, рівний трьом нуклеотидам. Амінокислота відділяється від Т-РНК і стає в ланцюжок мономерів білку. Т-РНК, що звільнилася, йде убік і через деякий час може знову з'єднатися з певною кислотою, яку транспортуватиме до місця синтезу білку. Учні, наглядно етапи біосинтезу білка зображені на малюнку 5. Таким чином, послідовність нуклеотидів в триплеті ДНК відповідає послідовності нуклеотидів в триплеті і-РНК. Діти, давайте розглянемо наступне відео, щоб краще зрозуміти описаний процес.
Відео 3 «Транскрипція ДНК і трансляція іРНК»
Мал. 5 Схема біосинтезу білка Висока швидкість реакцій біосинтезу білку в клітині. Узгодженість процесів в ядрі, цитоплазмі, рибосомах - доказ цілісності клітини. Схожість процесу біосинтезу білку в клітинах рослин, тваринних та ін. - доказ їх спорідненості, єдність органічного світу.
Контролюючий блок
1) Як класифікується внутрішній обмін речовин? 2) В чому полягає суть пластичного обміну? 3) Що таке біосинтез білків? 4) В чому полягає значення синтезу білків для клітини організмів?
Список використаної літератури
1) Урок на тему «Енергетичний обмін та його класифікація» Міронов Е.О., вчителя біології, м. Дніпропетровськ, сш №2. 2)Урок на тему «Пластичний обмін» Кочетова Л.В., вчителя біології, м. Кривий Ріг, сш №3. 3) Урок на тему «Біосинтез білків» Вічна Р.І., вчителя біології, м. Вінниця, сш №5. 4) В. Б. Захаров, с. Г. Мамонтов, В. И. Сонин. Общая биология. 10-11 класс. М.: Дрофа, 2008. 5) Вилли К., Детье В. Биология. (Биологические процессы и законы), пер. с англ. - М.: Академия, 2008.
Відредаговано та вислано Чепець Т.П.
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
