в)По какому принципу образуются двух цепочечные молекулы ДНК.(по принципу комплементарности)
г)Задача. Г-Г-Т-Ц-А-А-Т-Ц-Ц назвать азотистые основания второй комплементарной цепочки ДНК (ответы устно фронтально).
д)Значение молекулы ДНК (несет наследственную информацию).
е)В каком виде ДНК локализуется в клетках прокариот? (в виде линейной или кольцевой ДНК).
ж )В каком виде локализуется в клетках эукариот?(входит в состав хромосомы – в ядреклетки, кольцевые молекулы ДНК - в митохондриях и хлоропластахэукариот)
2.Вхождение в новую тему.
Строение хромосомы учащиеся отвечают устно, фронтально по таблицена слайде«Строение хромосомы» молекула ДНК является основной частью хромосом, а также в его состав входят различные белки. Средняя длина молекулы ДНК, составляющей основу каждой из 46 хромосом человека, около 5см. Это можно сравнить с упаковкой Эйфелевой башни в 500 м – в спичечный коробок в 5 см.Как же упакованы эти молекулы в ядре диаметром 5мкм? Возможно ли это?(мнения учащихся).
Вспомним 4 уровня упаковки ДНК хромосом:(ответы учащихся).
1-ыйуровень упаковки.Спираль ДНК наматывается на белковый комплекс содержащий 8 молекул гистонов белков образуется структура напоминающая бусы на нитке. Бусина нуклеосома содержит 150 пар нуклеотидов.
2-ой уровень. Нуклеосомы сближаются с помощью гистонов белковых молекул образуется фибрилла.
3-ий уровень упаковки. Формирует петли ,содержащие от 20000до 80000пар нуклеотидов ДНК.В «устье» каждой петли находятся белки, которые узнают определенные нуклеотидные последовательности при этом имеют сродство друг к другу. Хромосомы млекопитающих могут содержать до 2500 петель.
4-ый уровень упаковки.Перед делением молекулы ДНК удваиваются, петли укладываются в стопки.Хромосома утолщается и становится видимой в световой микроскоп. И так мы выяснили, что на четвертом уровне упаковки идет процессудвоения.т. е. репликации ДНК.Сейчас нам нужно выяснить в какой период жизни клетки происходит репликация .
Вспомним жизненный цикл клетки (работа парами с текстом на партах)Задача перед учащимися. Вспомнить пройденный материал, воспроизвести его и ответить на вопрос: В какой период жизненного цикла клетки происходит репликация ДНК?
Жизненный цикл клетки –времяжизни клетки смомента ее образования до гибелиили до деления надведочерниеклетки.Уодноклеточных организмов жизненный цикл совпадает с временем жизни. У клеток многоклеточного организма он протекает по разному.
В случае высокоспециализированных клеток, которые утратили способность к делению, жизненный цикл включает в себя рост, дифференциацию, старение и заканчивается гибелью. Такими клетками являются, например, нервные и мышечные, которые после завершения эмбрионального периода развития перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма. Клеточная дифференциация – это процесс специализации клеток. Он начинается на ранних стадиях и состоит в том, что «включаются» только определенные гены, вызывая синтез ферментов и структур, которые осуществляют специфические функции. Так, в мышечных клетках , синтезируются сократительные белки, выполняющие двигательную функцию, в эритроцитах- гемоглогбин, обеспечивающий перенос кислорода, в железах внутренней секреции-гормоны.
Однако, для некоторых высокоспециализированных клеток возможно возвращение к клеточному делению, которое осуществляется в процессе дедифференциации. Дедифференциация- процесс, обратный дифференциации, характеризующийся потерей клеток своих специальных функций. Этот процесс наблюдается при повреждении органов и тканей, например при повреждении стебля или частично удалении печени животного. У регулярноделящихся неспециализированных клеток жизненный циклсостоит из подготовки к делению и самого деления .Это характерно для клеток зародыша,надкостницы,красного костного мозга и т. д.Жизненный цикл совпадает с митотическим.Митотический цикл- период развития клетки между ее образованием и делением. (призентация)Митотический цикл состоит из интерфазы и митоза(деления клетки)Интерфаза-это время жизни клетки между двумя последовательными делениями. Она может иметь различную продолжительность, но она всегда значительно больше митоза.В интерфазе выделяют три периода:
Предсинтетический-G1это самый длинный период интерфазы в клетках эукариот продолжается от 10 часов до нескольких суток. Характерны- интенсивные процессы биосинтеза белка, образуется органеллы клетки митохондрии, хлоропласты у растений ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, рибосомы. Клетка растет готовится к синтезу ДНК. Набор хромосом 2п2с
Синтетичский-S, продолжительность несколько часов (6-10) Репликация ДНК, синтез РНК белков каждая хромосома превращается в 2 хромотиды. Набор хромосом 2п4с
Постсинтетический-G2, продолжительность 4-6 ч, характерно интенсивыне процессы биосинтеза и накопление энергии. Деление митохондрии и хлоропласта. Начало образования веретина деления. Заканчивается подготовка к делению. Завершается рост клетки. Клетки имеют диплоидный набор 2 хромотидных хромосом 2н4с. Именно в синтетический период интерфазы происходит (удвоение) репликация ДНК.
Объяснение нового материала.Репликация ДНК (по таблице на слайде).
Репликация сложный процесс идущий с участием фермента (ДНК полимераз) Для репликации нужно сначало расплести двойную спираль ДНК. Это делают специальные ферменты (геликазы), разрывающие водородные связи между азотистыми основаниям, но расплетенные участки очень чувствительны к повреждающим факторам. Чтобы они оставались как можно меньше времени в таком состоянии, синтез на обеих цепочках идет одновременно. В материнской ДНК две цепи двойной спирали антипараллельны-напротив 3одной цепи распологается 5- другой, а фермент ДНК полимераза может перемещаться только в одном направлении- от 3 конца к 5 концу матричной цепи. Поэтому репликация одной половины материнской молекулы начинающийся 3 нуклеотидом включается после расплетения двойной спирали и идет непрерывно. Репликация второй половины молекулы начинается чуть позже, и не сначала где распологается 5 нуклеотид припятсвующий репликации), а на некотором расстоянии от него. ДНК полимераза при этом движется в обратную сторону, синтезируя относительно короткий фрагмент, синтез ДНК на обеих цепочках идет одновременно. ДНК полимераза может перемещаться только в одном направлении 3 конца к 5 концу, поэтому репликация одной половины материнской молекулы начинающимся 3 нуклеотидым азотистым основанием, непрерывно. Репликация же второй половины молекулы начинается чуть позже с 5-нуклеотидов и движется в обратную сторону синтезируя относительно короткий фрагмент –фрагмент Оказаки. Эти отдельные фрагменты Оказаки сшиваются ферментом ДНК лигазой .Структура возникающая в этот момент называется репликативной вилкой . По мере расплетения двойной спирали репликативная вилка сдвигается .Синтез вторых цепочек идет антипаралельно от 3 к 5 концу. Репликация одной половины 5-3идет прерывисто (фрагменты Оказаки ) Репликация начинается одновременно в нескольких местах молекулы ДНК. Участок между двумя точками в которых начинается синтез дочерних цепей называется репликативной вилкой или единицей репликации. В результате репликации образуется 2 двойные «дочерние спирали» каждая их которых сохраняет в неизмененном виде одну из половин «материнской» ДНК. Вторые цепи «дочерних» молекул синтезируются из нуклеотидов заново. Это получило название полуконсервативности ДНК.
(демонстрация интерактивной модели репликации ДНК, диск «Кирила и Мифодия» Физикон)
Закрепление:
1.Работа с учебниками стр110-113
2.Работа парами: рассказать репликацию ДНК друг другу.
3.фронтальный опрос по вопросам:
а) Какие процессы происходят в ядре клетки в синтетический период-Sинтерфазы?
б) Почему к началу митоза хромосомы состоят из двух хроматид?
в) сущность антипаралельности, комплиментарности ДНК
г) синтез дочерних цепей, принцип полуконсервативности, репликативная вилка.
4.рассказать по таблице у доски (по желанию 2е учеников)
3.Значение изучения репликации ДНК.
(Выступление учащегося дополнительный материал) В начале 60-х американский ученый Леонард Хейфлик обнаружил, что при культивировании в питательной среде вне организма нормальные диплоидные(соматические) клетки человека способны делиться лишь ограниченное число раз. Предельное число делений зависело от возраста того , кому принадлежаликлетки, взятые в культуру .Так, клетки от новорожденных детей могли пройти 80-90 делений , в то время как клетки от 70-летних стариков делились только 20-30 раз. Максимальное число клеточных делений было названо «лимитом Хейфилка». В 1971г. отечественный ученый А.М.Оловников в своей «теории маргинотомии» предположил, что в основе ограниченного потенциала удвоения нормальных соматических клеток, растущих в культуре вне организма, может лежать постепенное укорочение ДНК хромосом с каждым раундом репликации. Известно, что хромосомы соматических клеток человека несут на каждом конце многократно повторенные гексамеры-TTAGGG,общая длина которых может достигать 10 тысяч пар нуклеотидов. В комплексе со специфическими белками такие тандемные повторы образуют концевые районы хромосом- тепломеры .Эти специализированные структуры защищают кодирующую часть ДНК от экзонуклеаз, предотвращают неправильную рекомбинацию хромосом и позволяют им прикрепляться к ядерной оболочке. В ходе культивированияinvitroнекоторых клонов нормальных клеток теломеры укорачиваются в среднем на 50 пар нуклеотидов за каждый цикл деления. Подобное укорочение хромосом происходитinvivoв подавляющем большинстве дифференцированных клеток человека.
Обобщение. В чем значение репликации ДНК для организма в целом (мнения учащихся)
Заключительное слово учителя
Т.к существует предел “Хейфлика” соматическая клетка может делиться 50-60 раз после чего она погибает это молекулярный механизм организма, связанный с тем, что при каждом делении нить ДНК укорачивается и получается, что при рождении наш организм запрограммирован на рост, обновление клеток, старение и смерть организма. Старение нормальная биологическая функция, способствующая прогрессивной эволюции вида, размножающегося половым путем. Давление естественного отбора ослабевает после достижения организмом репродуктивного успеха, поскольку существование особи после этого имеет меньше значение для вида. Смерть от старости удаляет из популяции выполнивших свою роль предков и дает простор потомкам- носителям новых полезных признаков.
