Конспект занятия 18

В подготовке использованы материалы Лизы Шишковой.

Ход занятия

1. 
   Вспомнили, на чём остановились на прошлом занятии.
   

Еще раз обсудили, что такое белки, откуда они, зачем, из чего состоят.
Белки – полимеры. Большая молекула из повторяющихся звеньев. Примеры: гликоген (животный крахмал, углевод, откладывающийся в печени), глюкагон (гормон поджелудочной железы, белок). Гликоген состоит только из глюкозы, повторяющихся звеньев (одного мономера). А глюкагон – из разных мономеров, разных аминокислот (20 сортов).
Белки выполняют в организме разную работу. Являются строительным материалом, могут расщепляться для получения энергии, могут быть инструментами.
Белки как стройматериал. Что мы едим, съедая кусок говядины? Актин и миозин коровы. Расщепив их на аминокислоты, мы всасываем их в тонком кишечнике. Аминокислоты по крови попадают в клетки тела, где из них могут построиться человеческий актин и миозин.
А если белки коровы нужно использовать для получения энергии? Тогда они расщепляются, по крови переносятся в клетки тела. Дальше в митохондриях происходит их окисление с участием кислорода и при помощи других белков-ферментов. При этом образуются азотистые отходы, которые удаляются через почки с мочой.
Примеры работы белков как инструментов: переваривание – белок пепсин переваривает в желудке съеденные с пищей белки, репликация ДНК (ДНК-полимераза строит связи между нуклеотидами в молекуле ДНК). Пепсин и ДНК-полимераза –белки-ферменты – инструменты химических реакций. Белки как двигатели – актин, миозин, белки, растаскивающие хромосомы.
Белки могут выполнять транспортную функцию – гемоглобин переносит кислород. Белок калий-натриевый насос переносит через мембрану ионы калия и натрия. Нити веретена деления, состоящие из белка тубулина, растаскивают хромосомы.

2. 
   Что нужно для биосинтеза белка?
   

Где строится белок? В рибосомах (у эукариот на эндоплазматической сети, у прокариот рибосомы просто в цитоплазме).

Рибосома состоит из двух субъединиц: большой и малой. Большая образована 31 молекулами белков. Малая – 20.

Рибосома – универсальный станок. Рибосома, вынутая из клетки дрожжей, если дать ей информацию о белках человека и энергию, будет строить белки человека.

Итак, для биосинтеза белка нужно:

• 
  Рибосома – универсальный станок для производства белков.
  
• 
  АТФ – источник энергии.
  
• 
  Аминокислоты – стройматериал (все 20 сортов).
  
• 
  Еще нужна информация для рибосомы (чтобы она осуществляла синтез определенного белка). Информация – в ядре, в ДНК.
  

Если ценная наследственная информация хранится в ДНК, а рибосомы расположены в цитоплазме, то можно предположить, что «кусок» (участок) ДНК выходит из ядра в цитплазму, где по записанной на нем информации строится белок, а потом участок ДНК возвращается на место.

Это предположение вызвало много возражений:

ДНК может повредиться при таких «путешествиях», и информация будет испорчена.

Кусок ДНК может встать не на то место, например, не в «свою» хромосому, и это тоже, наверное, плохо.

Оказывается, в клетке сначала информация переписывается с ДНК на временный носитель – РНК (как при пользовании редкой и дорогой поваренной книгой нужный рецепт перепишут на бумажку и с ней отправятся к плите, а не потащат на кухню, рискуя запачкать, испортить, всю книгу или выдранную из нее страницу).

3. Как происходит переписывание информации с ДНК на РНК?

Запишем:

Ц (что это?) – цитозин, нуклеотид.

ЦАЦГТГГАГТГТ ГГГЦТТ

Что мы записали?

Последовательность нуклеотидов в цепочке ДНК.

Что нужно добавить?

Вторую цепочку.

Ц А Ц Г Т Г Г А Г Т Г Т Г Г Г Ц Т Т

Г Т Г Ц А Ц ЦТ Ц А ЦА ЦЦЦ Г А А

Код – способ записи. Что это? Это - сообщение, записанное кодом.

Вика: может это должно как-то считываться? Нужно переписать на РНК.

Сколько нужно одновременно копировать?

Много. Нужно, чтобы одновременно существовало много копий. Нужно переписать с ДНК на РНК.

Строение РНК (менее «ценная», более короткая молекула, содержащая копию информации части ДНК).


Переписывание информации с ДНК на информационную РНК называется транскрипцией.

Общими усилиями произвели транскрипцию участка ДНК, написанного на доске:

ЦАЦГТГГАГТГТ ГГГЦТТ …

ГТГЦАЦЦТЦАЦАЦЦЦГАА…

ГУГЦАЦЦУЦАЦАЦЦЦГАА (вместо Тимина к Аденину присоединяется Урацил – метка, по которой клетка отличает РНК от ДНК.)
Гриша: К какой нити подходит фермент и как он распознает эту нить? Почему не к двум нитям сразу? Этот вопрос отложен на будущее.

Три вида РНК: 1) рибосомная. РРНК. Это молекула, на которую нанизаны молекулы белка, из которой состоят субъединицы рибосомы.

То место, где происходит построение рибосомной РНК (основы рибосомы), - это ядрышко. Оно исчезает во время митоза, потому что в это время не происходит синтеза (хромосомы скручены).

Т.о. рибосомы образуются в ядрышке. Рибосомные белки синтезируются в рибосомах цитоплазмы и через поры проходят в ядро. В ядрышке происходит нанизывание этих белков на рРНК – образование субъединиц рибосом. Субъединицы рибосом выходят через поры в цитоплазму.

2) информационная РНК. иРНК (или матричная РНК, т.к. она содержит ту же информацию, что и участок ДНК, но не является его копией.)
3) транспортная РНК - тРНК



В написанной нами ДНК - 6 триплетов (троек) нуклеотидов, и в РНК, которую мы записали, 6 триплетов. Триплет иРНК, шифрующий одну аминокислоту, называется кодон.

3. Что происходит дальше?

Мембрана ядра с дырками – порами. То, что образовалось в ядре, может выйти из этих пор в цитоплазму.

Субъединицы рибосом выходят через поры ядерной мембраны в цитоплазму.
По информационной РНК происходит сборка белка (рибосомами) – перевод (трансляция) с четырехбуквенного языка на двадцатибуквенный.
Слева – код, по которому определяется нужная аминокислота. Посмотрев анимации, мы воспользовались словарем генетического кода и записали, какая последовательность аминокислот будет построена рибосомой по участку ДНК.

Чтобы построить один определенный белок, нужно считать (транскрибировать), а потом перевести в рибосомах на язык белка (транслировать) определенный участок ДНК. Такой участок называется ген.

Ген – участок ДНК (участок хромосомы), содержащий информацию о последовательности аминокислот одного белка.
Транскрипция – процесс переписывания информации с молекулы ДНК на молекулу ДНК.

Трансляция – это осуществляемый рибосомой синтез белка из аминокислот на матрице иРНК.

И транскрипция, и трансляция происходят по принципу комплементарности. Такие процессы называются матричным синтезом.

мРНК₌иРНК - отвечающая за перенос информации о первичной структуре белков от ДНК к местам синтеза белков.

тРНК – осуществляет транспортировку аминокислот к месту синтеза белка.
На записывание по таблице кода этой цепочки из 6 аминокислот ушло около трех минут. А в клетке за это время построилась была вся молекула – в ней 674 аминокислоты.

Оказывается, мы работали с началом гена всем знакомого белка – гемоглобина, и записали, как синтезируется начало цепи гемоглобина – первые 6 ее звеньев – аминокислот.

Д.З.

Выучить записи в тетради и конспект с анимациями на сайте.