Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас. Повні уроки>>Біологія: Пластичний обмін. Біосинтез білків. Повні уроки

Тема уроку

• Пластичний обмін. Біосинтез білків

Мета уроку

• 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 малюнку 1.
 

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.

Енергетичний обмін

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

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.

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.

Над уроком працювали

Міронов Е.О.

Чепець Т.П.

Вічна Р.І.

Кочетова Л.В.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.