Цель — сформировать понятие о химическом составе нуклеотидов, их соединении в нуклеиновые кисло­ты, о разнообразии НК, принципе комплементарности и самокопировании ДНК.

 

Важно доказать, исходя из химического состава и строения, что ДНК — хранители наследственной информации.

Занятие начинается с восстановления знаний у учащихся о нуклеиновых кислотах, полученные ими при изучении общей биологии. Материал известен учащимся, и нет необходимости рассказывать его подробно, а целесообразно поручить им подготовить краткие сообщения на следующие темы:

  • Химический состав и строение ДНК.
  • Химический состав и строение РНК.
  • Самокопирование нуклеиновых кислот.

При подготовке сообщений и на занятии учащиеся используют таблицы и модель ДНК к курсу общей биологии, а также самодельные схемы строения азотистых оснований, образования водородных связей между ними, показывают возможности возникновения двухцепочечной спирали.

  

В сообщении учащиеся должны исходить из того, что роль ДНК в хранении и передаче наследственной информации вытекает из ее структуры.

Не следует требовать от обучающихся запоминания структурных формул азотистых оснований. Однако в сообщении учащихся необходимо показать, что существуют различные группы гетероциклических органических соединений, из которых пуриновые основания (аденин и гуанин) и пиримидиновые основания (цитозин, тимин и урацил) входят в состав нуклеиновых кислот наряду с рибозой (или дезоксирибозой) и остатком фосфорной кислоты. Раскрывается природа пуриновых оснований (производные пурина) и пиримидиновых (пиримидина).

После ознакомления учащихся со структурными формулами азотистых оснований, пентоз и фосфорной кислоты педагог раскрывает понятие о нуклеотиде и анализирует схему его образования, например аденилового нуклеотида РНК, в котором фосфорная кислота соединяется с рибозой, а рибоза соединяется с аденином и образуется аденозинмонофосфат.

Затем учащиеся рассматривают схему соединения нуклеотидов и образования первичной структуры РНК за счет взаимодействия между собой остатка фосфорной кислоты одного нуклеотида с остатком рибозы другого соседнего с ним нуклеотида.

Далее обучающиеся рассматривают строение и образование нуклеотида ДНК, его отличие от нуклеотида РНК, а также образование первичной структуры ДНК.

Важнейшим при изучении нуклеиновых кислот является вопрос образования их вторичной структуры за счет водородных связей, возникающих между азотистыми основаниями. Необходимо, чтобы учащиеся хорошо поняли принцип комплементарности — соединение пуринового основания только с пиримидиновым. При этом аденин соединяется только с тимином (или урацилом) при помощи двух водородных связей, а гуанин — с цитозином — при помощи трех водородных связей. Указанные пары энергетически наиболее устойчивы. Отсюда вытекает основное правило: комплементарность или дополнительность цепей. Последовательность четырех типов нуклеотидов в одной цепи ДНК может быть любой, но в другой цепи она строго определена и обусловлена последовательностью нуклеотидов первой полинуклеотидной цепи.

Cравнительные данные о строении ДНК и РНК

Показатели сравнения
Виды азотистых оснований
Виды пентоз
Вторичная структу­ра
Число нуклеотидных звеньев в пер­вичной цепи
ДНК 
Аденин, гуанин, цитозин, тимин 
Дезоксирибоза 
Регулярная, со­стоит из двух комплементарных цепей 
Порядка миллионов 
РНК 
Аденин, гуанин, цитозин, урацил 
Рибоза 
Нерегулярная, не­которые участки од­ной цепи образуют двойную спираль 
Порядка десятков и сотен 

  

На этом занятии целесообразно показать способность ДНК к самокопированию,  познакомить  учащихся с этим процессом, чтобы  подвести их к выводу о биологических функциях ДНК.

При рассмотрении механизма синтеза ДНК обращается внимание на функцию фермента ДНК-полимеразы, расщепляющего водородные связи в молекуле ДНК, отчего полинуклеотидные цепи разъединяются. К освободившимся нитям ДНК из окружающей среды присоединяются нуклеозидтрифосфаты с помощью водородных связей, при этом присоединении двух соседних нуклеозидтрифосфатов отщепляются две фосфатные группы и образуется новая комплементарная цепь.

Важно подчеркнуть, что способность ДНК самоудваиваться лежит в основе удвоения хроматид в интерфазе перед делением клетки, обусловливает важнейшую биологическую функцию этого вещества — хранение наследственной информации и передача ее от клетки к клетке в процессе деления. С помощью РНК осуществляется реализация наследственной информации.

При закреплении знаний учащиеся решают задачи на построение комплементарной цепи ДНК и отвечают на вопросы для проверки усвоения материала:

  • Каков химический состав нуклеотидов ДНК и РНК?
  • В чем сходство и отличие ДНК от РНК?
  • Какова схема образования нуклеотидов, полинуклеотидной цепи, двойной спирали?
  • Каково биологическое значение принципа комплементарности ?
  • Почему в молекуле ДНК тимин не образует соединения с цитозином, а аденин с гуанином?
  • Какие особенности ДНК обусловливают ее биологические функции?
  • Каковы биологические функции ДНК?

Читайте также по данной теме

Яндекс.Метрика