Нуклеїнові кислоти

Тема: Нуклеїнові кислоти

Мета: формувати знання учнів про нуклеїнові кислоти; вивчити будову нуклеотидів та полінуклеотидів; розкрити їх функції у живій природі; розкрити ідеї про матеріальну єдність органічного  світу.

Обладнання: наочні посібники: динамічний посібник «Біосинтез білка», модель молекули ДНК; таблиці.

Тип уроку: засвоєння нових знань

 

Хід уроку

 

І. Організаційний момент

ІІ. Розминка

Проблемне запитання: «Що таке ген? Де в клітині зберігається спадкова інформація» (учні пригадують інформацію одержану на уроках біології у 10 класі)

ІІІ. Актуалізація опорних знань

  1. Які ви знаєте нуклеїнові кислоти?
  2. Яку вони виконують у живих організмах?
  3. З чого вони складаються?

IV. Вивчення нового матеріалу

 

1.Склад нуклеїнових кислот.

 Про склад природних високомолекулярних речовин, наприклад крохмалю, целюлози, білків, ми дізнались за продуктами гідролізу їх. Згадайте, які продукти при цьому утворюються. Нуклеїнові кислоти також гідролізу­ються. У результаті гідролізу їх утворюється не один продукт (як у крохмалю чи целюлози), а кілька (як у білків):

а) вугле­вод (пентоза);

б) азотовмісні гетероциклічні сполуки (піримідинові і пуринові основи);

в) ортофосфорна кислота.

В організмах є два види нуклеїнових кислот: рибонуклеїнові (РНК) і дезоксирибонуклеїнові (ДНК). Як видно з назви, вони відрізняються за характером вуглеводного компоненту — пентози. У результаті гідролізу одних кислот утворюється рибоза, тоді це — рибонуклеїнові кислоти (РНК), при гідролізу інших —дез­оксирибоза, це — дезоксирибонуклеїнові кислоти (ДНК).

Відрізняються нуклеїнові кислоти й за азотистими основами, які містяться в них. РНК і ДНК містять по чотири основи з п’яти, з якими ми ознайомилися; серед них обов’язково є обидві пуринові основи — аденін і гуанін та одна з піримідинових основ — цитозин. Четверта ж основа (друга піримідинова) в нуклеїнових кислотах різна: в РНК урацил, а в ДНК — тимін.

Неоднакова в нуклеїнових кислот і молекулярна маса: в РНК вона — від кількох десятків тисяч до кількох мільйонів, а в ДНК досягає навіть кількох десятків мільйонів.

2. Будова нуклеотидів. Постає запитання: як побудовані макро­молекули нуклеїнових кислот? Чи повторюються в них структурні ланки, як у крохмалі й целюлозі повторюються залишки молекул глюкози, а в білках (поліпептидах) — залишки різних аміно­кислот?

Структурними ланками нуклеїнових кислот є так звані нуклеотиди. їх виділили як проміжні продукти гідролізу, коли процес розкладу не дійшов до утворення кінцевих продуктів. (Згадайте про проміжні продукти гідролізу крохмалю й це­люлози.)

У побудові нуклеотидів беруть участь усі три вихідні компо­ненти: пентоза (рибоза або дезоксирибоза), азотиста основа (піримідинова або пуринова) і ортофосфорна кислота.

Формула нуклеотиду

 

Порівнюючи формули азотистих основ у цих нуклеотидах з раніше розглянутими, помітимо, що перша з них містить залишок молекули цитозину, а друга — залишок молекули гуаніну (остан­ній у дещо зміненому запису, що не змінює, однак, порядку сполучення атомів у ньому). Азотиста основа в кожному випадку сполучена із залишком молекули рибози, який, в свою чергу, сполучений із залишком молекули ортофосфорної кислоти. Роз­глянуті тут нуклеотиди — це рибонуклеотиди.  Які зміни треба зробити в формулах, щоб вони відображали будову дезоксирибонуклеотидів?

3. Будова полінуклеотидів.

Тепер треба з’ясу­вати, як сполучені між собою нуклеотиди в мак­ромолекулі — полінуклеотидному ланцюзі. Роз­глянемо як приклад будову фрагмента ДНК

 

 

 

(Аденін)

 

 

 

(Тимін)

 

 

 

На перший погляд така структура здається незбагненно складною,  але в  ній розібратися легко, якщо добре зрозуміти будову нуклеотидів. Простежте основну структурну лінію макро­молекули ДНК її утворюють послідовно сполу­чені одна з одною тільки ланки пентози і орто­фосфорної кислоти. Азотисті основи приєднані ніби збоку до  вуглеводних ланок;  інколи  ка­жуть,  що  вони  утворюють  «бахрому»  макро­молекули нуклеїнової кислоти. Зверніть увагу й на те,  що залишки ортофосфорної кислоти сполучають між собою вуглеводні ланки, утво­рюючи хімічні зв’язки (за рахунок відщеплення молекул  води)   з  гідроксилом  третього атома вуглецю однієї молекули пентози і гідроксилом п’ятого атома вуглецю іншої молекули пентози. При цьому в залишків ортофосфорної кислоти зберігається ще по одній гідроксильній групі, здатній дисоціювати, що й зумовлює кислотні властивості макромолекул. Азотисті гетероцикли  надають  їм  одночасно  властивості  основ. Найсуттєвіше   в   будові   нуклеїнових   кис­лот — послідовність  азотистих   (піримідинових і пуринових) основ, «причіплених» до основного ланцюга, який складається із залишків пентози і ортофосфорної кислоти, інши­ми словами, послідовність нуклеотидів у макромолекулі. З пев­ною послідовністю нуклеотидів, тобто первинною структурою нук­леїнових кислот, пов’язані їхні біологічні функції в клітині.

 

4. Подвійна спіраль ДНК.

Розглянемо тепер детальніше дезокси­рибонуклеїнові кислоти, в молекулах яких зашифрована у вигляді різної послідовності нуклеотидів уся спадкова інформація даного біологічного виду.

Макромолекули ДНК являють собою спіраль, що складається з двох ланцюгів, закручених навколо спільної осі. Це їхня вторинна структура

В утворенні вторинної структури, як і в білках, важливу роль відіграють водневі зв’язки. Вини­кають вони тут між піримідиновими й пуриновими основами різних ланцюгів макромолекули, які розміщуються, на відміну від радикалів білкових молекул, не ззовні, а всередині спіралі.

Досі нам було відомо, що водневі зв’язки утворюються між атомами    водню, які мають значний  (хоч і частковий)  позитив ний заряд, і негативно зарядженими атомами кисню. Тут ми дізнаємося, що подібні зв’язки можуть встановлюватися також між атомами водню й азоту, якщо на останніх є достатній негативний заряд. Наведемо приклади водневих зв’язків між азотистими основами різних ланцюгів ДНК:

 

 

Можливо хтось з вас пояснить походження позитивних і негативних зарядів на ато­мах, між якими утворилися водневі зв’язки. (відповіді учнів)

Азотисті основи сполучаються за певним принципом, ніби доповнюючи одна одну: піримідинова обов’язково з пуриновою і навпаки — так, що між ланцюгами молекул завжди містяться однакові східці з трьох гетероциклів (а не з двох і не з чотирьох). Це забезпечує рівномірність у побудові всієї молекули ДНК. На мал. показані водневі зв’язки між азотистими основами, позначеними початковими літерами їхніх назв.

V. Підсумок уроку

Хімія і біологія білків та нуклеїнових кислот у своєму роз­витку привели до створення нових наук — біоорганічної хімії, мо­лекулярної біології, генної інженерії, які відкривають перед людством невичерпні можливості глибокого проникнення в таєм­ниці життя і дедалі ширшого використання осягнутих закономір­ностей у практичній діяльності.

VІ.Закріплення

1. Зобразіть структурну формулу будь-якого нуклеотиду з  повним  позна­ченням атомів усіх елементів.

2.Складіть рівняння реакцій, за допомогою яких в нуклеотиді встановлю­ються хімічні зв’язки:

а)молекули ортофосфорної кислоти з двома молеку­лами рибози (або дезоксирибози);  б) азотистих основ з пентозою.

11.Як пояснити, чому в молекулі ДНК кількості пуринових і піримідинових ланок однакові?

VІІ. Оцінювання роботи учнів на уроці

Оцінюється клас  і деякі учні зокрема.

VІІІ. Домашнє завдання

Опрацювати матеріал підручника.Виконати завдання

  1. Метан   і   метиламін   киплять   відповідно   при   температурах    —162 °С і —6,5 °С. Чим ви поясните таку значну відмінність?

2. Порівняйте відомі вам природні високомолекулярні сполуки за якнай­більшою кількістю ознак.

 

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Конспект Him 11 (52) (95.3 KiB, Завантажень: 39)

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

презентацыя Him11 (34) (214.5 KiB, Завантажень: 22)

завантаження...
WordPress: 22.86MB | MySQL:26 | 0,348sec