Сборка белковой молекулы на рибосоме

Восстановление знаний синтеза и-РНК позволяет раскрыть неизвестный учащимся тип реакций – матричный синтез, который протекает только в живой клетке. Учитель разъясняет понятие матрицы, употребляемое в типографии, в отливке шрифта, деталей и по аналогии рассматривает реакции синтеза и-РНК. Он подчеркивает, что нуклеотиды, из которых синтезируется и-РНК, поступают в строго определенное место на одну цепочку молекулы ДНК, выполняющей роль матрицы. Учащиеся вспоминают принцип комплементариости нуклеотидов, благодаря которому они располагаются на матрице в строго определенном порядке как при синтезе ДНК, так и при образовании и-РНК.

Учитель сообщает, что матричный принцип лежит в основе синтеза молекул белка. Он просит учащихся рассказать, как поступает и-РНК в цитоплазму, где она располагается, как доставляются к рибосоме аминокислоты. Затем учитель вводит определение трансляции как процесса перевода, реализации информации о структуре белка с и-РНК на молекулу белка. Школьники рассматривают таблицу биосинтеза белка, в учебнике и уясняют характер расположения рибосом на и-РНК. Учитель просит заметить, что и-РНК располагается между двумя частями рибосомы, что в рибосоме помещается два триплета и это имеет большое значение для реакций синтеза из аминокислот молекулы белка.

Затем, используя магнитную доску, учитель показывает или зарисовывает, как рибосома нанизывается на и-РНК и по мере продвижения ее до конца матрицы происходит синтез белка. Он показывает, как т-РНК с аминокислотой подходит к рибосоме, и кодовый триплет т-РНК соединяется с одним комплементарным триплетом в рибосоме, как затем новая т-РНК со своей аминокислотой подходит ко второму комплементарному ей триплету в и-РНК, расположенному в рибосоме, и взаимодействует с ним. В это время между двумя расположенными на т-РНК аминокислотами образуется пептидная связь, рибосома «перескакивает» на новый триплет, а триплет со свободной т-РНК выходит из рибосомы, и т-РНК отрывается от и-РНК. В рибосоме снова оказывается два триплета: к одному присоединена т-РНК с полипептидной цепочкой, а другой триплет свободен. К свободному триплету подходит новая т-РНК с аминокислотой, кодовый триплет которой комплементарен свободному триплету в рибосоме, они взаимодействуют, а затем между новой аминокислотой и аминокислотой в синтезируемой полипептидной цепи возникает пептидная связь. Так процесс идет до последнего триплета в и-РНК.

Для закрепления знаний процесса «сборки» полипептидной цепи учащиеся читают в учебнике пояснения к рисунку 78; один-два учащихся показывают на магнитной доске ход этого процесса. Для того чтобы учащиеся осознали совершенство процесса биосинтеза белков, учитель подчеркивает, что синтез одной молекулы белка происходит за 1–2 минуты, в то время как над искусственным синтезом инсулина группа ученых трудилась десять лет. В связи с этим целесообразно раскрыть роль ферментов в биосинтезе белков, отметить их значение в ускорении реакций, их согласованности. Учитель отмечает участие ферментов в синтезе и-РНК, в соединении т-РНК с аминокислотами, в образовании пептидных связей между аминокислотами. Школьники делают вывод о ферментативном характере реакций в клетке.

Далее учащиеся восстанавливают знания реакций синтеза, выявляют необходимость энергии для них. Школьники в состоянии сделать вывод о необходимости энергии для биосинтеза белков, указать ее источники – молекулы АТФ, которые синтезируются в процессе энергетического обмена. Это позволяет учащимся отметить тесную связь между пластическим и энергетическим обменом, между ассимиляцией и диссимиляцией, единство данных процессов, а также их противоположную направленность.

Обобщению и закреплению знаний биосинтеза белков способствует демонстрация фильма «Биосинтез белка». До его просмотра учащиеся получают задание: выделить основные этапы биосинтеза белков, раскрыть роль и-РНК, т-РНК, рибосом в этом процессе, механизм транскрипции, трансляции, обосновать ферментативный характер реакций, выявить специфику матричного синтеза и др.

Обсуждение ответов учащихся позволяет выяснить усвоение ими знаний процесса биосинтеза белков. Ответы учитель оценивает.


Учителю биологии на заметку:

Авторегуляция химических процессов в клетке
Важные задачи темы
Деление клетки – основа размножения и индивидуального развития организмов. Митоз
Митоз и мейоз
Спирализация хромосом
Формы размножения организмов. Развитие половых клеток
Мейоз как он есть
Составляем схему мейоза
Оплодотворение
Индивидуальное развитие организмов – онтогенез
Дифференцировка и специализация клеток
Методика обучения общей биологии