Розв’язання типових задач з біології

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

для організації самостійної роботи студентів

«РОЗВ'ЯЗАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ З БІОЛОГІЇ»

біологія задача молекулярний спадковість



У науковій літературі поняття «задача» тлумачать по-різному. У широкому розумінні називають проблему, яку розв'язують за допомогою математичних дій, біологічного експерименту на основі понять, законів і методів біології.

Одним із важливих завдань курсу «Біологія» є формування в студентів загальнонавчальних та спеціальних умінь. Вміння розв'язувати задачі - один із об'єктивних критеріїв оцінки глибини засвоєння матеріалу. Розв'язання задач і виконання вправ - цікава й важлива форма навчальної роботи.

Практичне застосування здобутих знань під час розв'язування задач сприяє глибокому засвоєнню знань, розвитку логічного мислення, творчому, аналітичному підходу до вирішення поставленого питання або проблеми в цілому, що особливо важливо для майбутніх вчителів, активізує пізнавальну діяльність студентів.

У процесі такої роботи студенти краще опановують термінологію, набувають уміння передбачати й аналізувати біологічні процеси.

Розв'язання задач викликає труднощі у студентів, що пояснюється складністю матеріалу, необхідністю застосування логічних міркувань.

При розв'язанні задач необхідно пам'ятати, що біологічна задача складається з таких основних частин: умови задачі й запитання, на яке потрібно дати відповідь. І тому у процесі розв'язування будь-якої задачі виділяють певні етапи.

1. Аналіз задачі. Уважно прочитайте зміст задачі та визначте:

до якого розділу чи темі належить задача,

чи достатньо даних для знаходження невідомої величини,

знайдіть, що дано і що необхідно знайти.

2. Скорочений запис умови.

За допомогою умовних позначень коротко запищіть в лівій частині сторінки, що дано і що треба знайти.

3. Оформлення запису задачі.

Справа від короткого запису запишіть дії у задачі. Записуйте їх так: 1) ; 2) ; 3) .

4. Розв'язування задачі.

Задачу розв'язуйте поетапно.

Стисло формулюйте запитання.

Ретельно перевіряйте результати розрахунків.

Перевірте, чи всю інформацію з умови задачі використано.

Завершальний етап.

Перевірте правильність розв'язування.

Запишіть остаточну відповідь.



І. РОЗВ'ЯЗАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ З МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

ген визначає лише первинну структуру білка;

полінуклеотидний ланцюг - це полімерні молекули, мономерами яких є нуклеотиди;

комплементарність - відповідність азотистих основ у протилежних ланцюгах ДНК;

транскрипція - процес перенесення генетичної інформації від ДНК до іРНК;

іРНК - копія (транскрипт) відповідної ділянки ДНК. Вона служить матрицею для синтезу молекули білкової молекули;

кожну амінокислоту в білковій молекулі кодує триплет нуклеотидів і-РНК (під час трансляції);

трансляція - процес декодування іРНК, у результаті якого інформація з «мови» послідовності нуклеотидів іРНК перекладається на «мову» послідовності амінокислот у білку;

щоб визначити амінокислоту, що закодована триплетом, слід скористатися таблицею 1 «Генетичний код». Перша літера кодона знаходиться у стовпчику зліва, другу необхідно шукати у чотирьох центральних стовпчиках таблиці, а останню - у стовпчику справа.



Таблиця 1. Генетичний код спадковості

МОЛЕКУЛЯРНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ

Під час розв'язання таких задач необхідно пам'ятати, що:

довжина одного нуклеотида, або відстань між двома сусідніми вздовж осі ДНК, становить 0,34 нм;

середня молекулярна маса одного нуклеотида 345 умовних одиниць;

середня молекулярна маса однієї амінокислоти дорівнює 100 умовних одиниць;

молекула білка в середньому складається з 200 амінокислот;

для визначення довжини гена (l) враховують кількість нуклеотидів, яка міститься в одному ланцюзі ДНК;

для визначення молекулярної маси гена (Mr) враховують кількість нуклеотидів, що міститься у двох ланцюгах ДНК;

трансляція здійснюється згідно з генетичним кодом;

для всіх ДНК виконується правило Чаргаффа: А=Т; Г=Ц;

А+Г = Т+Ц (вміст пуринових азотистих основ (аденіну і гуаніну) дорівнює вмісту піримідинових азотистих основ (тиміну і цитозину);

сума всіх нуклеотидів в молекулі ДНК або РНК (А+Т+Г+Ц чи А+У+Г+Ц) становить 100%.

ПРИКЛАДИ РОЗВ'ЯЗАННЯ ЗАДАЧ НА МОЛЕКУЛЯРНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ

Задача 1. На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в послідовності … АГТ АЦГ ГЦА ТГТ АГЦ …

Запишіть схему структури дволанцюгової молекули ДНК.

Яка довжина цього фрагмента? Якою є маса ДНК?

Розв'язання

Керуючись здатністю ДНК до самовідтворення (реплікації), в основі якої лежить комплементарність, запишемо схему дволанцюгової молекули

ДНК: А Г Т - А Ц Г - Г Ц А - Т Г Ц - А Г Ц

| | | | | | | | | | | | | | |

Т Ц А - Т Г Ц - Ц Г Т - А Ц Г - Т Ц Г

2. Дано: Розв'язання

l(нуклеотида) = 0,34 нм Мr(нуклеотида) = 345	1. Довжина дволанцюгового фрагмента ДНК дорівнює довжині одного ланцюга. Визначаємо довжину фрагмента ДНК: l(ДНК) = 15 * 0,34 = 5,1 (нм) - кількість нуклеотидів в одному ланцюгу) Визначаємо молекулярну масу даного фрагмента ДНК (обох ланцюгів): Мr(ДНК) = 345 * (15 * 2) = 10350 (30 - кількість нуклеотидів у двох ланцюгах)
l(ДНК) - ? Мr(ДНК) - ?

Відповідь. Другий ланцюг фрагмента ДНК має таку структуру: ТЦА - ТГЦ - ЦГТ - АЦГ - ТЦГ; довжина ДНК - 5,1 нм; молекулярна маса фрагмента ДНК - 5175.

Задача 2.

Фрагмент першого ланцюга ДНК має таку нуклеотидну послідовність: …ТАЦ АГА ТГГ АГТ ЦГЦ… . Визначте послідовність мономерів білка, закодованого фрагментом другого ланцюга ДНК.

Розв'язання:

За принципом компліментарності добудуємо другий ланцюг ДНК

Перший ланцюг ДНК: -ТАЦ - АГА - ТГГ - АГТ - ЦГЦ

| | | | | | | | | | | | | | |

Другий ланцюг ДНК: -АТГ - ТЦТ - АЦЦ - ТЦА - ГЦГ

іРНК: -УАЦ - АГА - УГГ - АГУ - ЦГЦ

Білок: - тир - арг - трип - сер - арг -

(для визначення використовуємо табл. 1 «Генетичний код спадковості»)

Відповідь. Послідовність мономерів білка: тирозин - аргінін - триптофан - серин - аргінін.

Задача 3.

Фрагмент ланцюга А білка нормального гемоглобіну складається із 7 амінокислот, розміщених у такій послідовності:

вал - лей - лей - тре - про - глн - ліз.

Яка будова фрагмента іРНК, що є матрицею для синтезу цього фрагмента молекули гемоглобіну?

Яка будова фрагмента ДНК, що кодує дану іРНК?



Розв'язання-відповідь

Білок:

вал

-

лей

-

лей

-

тре

-

про

-

глн

-

ліз

іРНК:

ГУУ

-

УУА

-

УУА

-

АЦУ

-

ЦЦУ

-

ЦАА

-

ААА

ДНК:

ЦАА

-

ААТ

-

ААТ

-

ТГА

-

ГГА

-

ГТТ

-

ТТТ

| | |

| | |

| | |

| | |

| | |

| | |

| | |

ГТТ

ТТА

ТТА

АЦТ

ЦЦТ

ЦАА

ААА

Задача 4.

Білок складається зі 124 амінокислот. Порівняйте відносні молекулярні маси білка та гена, який його кодує.

Дано: Розв'язання:

124 амінокислоти Мr(амінокислоти) = 100 Мr(нуклеотида) = 345	1. Визначаємо відносну молекулярну масу білка: 124 * 100 = 12400 2. Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена, що кодує даний білок: 124 * 3 * 2 = 744 (нуклеотиди) 3. Визначаємо відносну молекулярну масу гена: 744 х 345 = 256 680 4. Визначаємо, у скільки разів ген важчий за білок: 256 680 : 12400 = 20,7 (рази)
Мr(гена) - ? Мr(білка) - ?

Задача 5.

Гормон росту людини (соматотропін) - білок, що містить 191 амінокислоту. Скільки кодуючих нуклеотидів і триплетів входить до складу гена соматотропіну?

Одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів, отже, до складу гена соматотропну входить 191 триплет.



2. Дано: Розв'язання:

191 амінокислота	Визначаємо скільки нуклеотидів у одному ланцюзі: 191 * 3 = 573 (нуклеотидів) Визначаємо скільки нуклеотидів у обох ланцюгах: 573 * 2 = 1146 (нуклеотидів)
Нуклеотидів? Триплетів?

Відповідь. До складу гена соматотропну входить 191 триплет, що містить 1146 нуклеотидів (обидва ланцюги гена).

Задача 6.

Ланцюг ДНК, що кодує білок, має таку будову: ГТТЦТААААГГГЦЦЦ.

1. Яку послідовність мономерів матиме кодований білок?

2. Як зміниться склад білка, якщо під впливом опромінювання між восьмим і дев'ятим нуклеотидами ДНК стане нуклеотид Т?

Розв'язання-відповідь

Знаючи кодуючий ланцюг можемо побудувати ланцюг іРНК:

ДНК: ГТТ - ЦТА - ААА - ГГГ - ЦЦЦ.

іРНК: ЦАА - ГАУ - УУУ - ЦЦЦ - ГГГ

Білок: глн - асп - фен - про - глі

Визначаємо склад молекули білка, після того, як під впливом опромінювання між восьмим і дев'ятим нуклеотидами ДНК стане нуклеотид Т:

Кодуючий нуклеотид ДНК: ГТТ - ЦТА - ААТ - АГГ - ГЦЦ - Ц

іРНК: ЦАА - ГАУ - УУА - УЦЦ - ЦГГ - Г

Білок: глн - асп - лей - сер - арг

Відповідь: 1. Послідовність мономерів поліпептиду: глутамін - аспарагінова кислота - фенілаланін - пролін - гліцин.

Склад молекули білка після опромінення фрагмента ДНК: глутамін - аспарагінова кислота - лейцин - серин - аргінін.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

Поліпептид складається з 10 амінокислот, розміщених у такій послідовності: глн - про - ала - сер - мет - три - асп - глі - асн - гіс. Визначте структуру іРНК, яка кодує даний поліпептид.

Перший ланцюг гена має таку структуру: ТАТ - ТЦТ - ТТТ - ТГТ - ГГА - ЦГЦ.

Вкажіть структуру відповідного фрагмента молекули білка, синтезованого за участю другого ланцюга ДНК.

Як зміниться структура фрагмента синтезованого білка, якщо в першому ланцюгу ДНК під дією хімічних факторів випаде 11-й нуклеотид?

3. Визначте відносну молекулярну масу гена, якщо в одному його ланцюзі закодовано білок з відносною молекулярною масою 3000?

4. До складу білка входить 800 амінокислот. Визначте довжину та молекулярну масу гена, який кодує синтез цього білка.

5. Один з ланцюгів ДНК має відносну молекулярну масу 68310. Визначте кількість амінокислот та відносну молекулярну масу білка, закодованого цим ланцюгом ДНК.

6. Білок складається з 248 амінокислот. Що важче: білок чи ген, який його кодує?

7*. Довжина фрагмента ДНК становить 1530 нм. Скільки в ньому закодовано білкових молекул, які складаються в середньому із 300 амінокислотних залишків?

8*. Молекулярна маса білка 100 000. Визначте довжину гена, який кодує цей білок, а також кількість нуклеотидів у ДНК.



ЛІТЕРАТУРА

Барна Іван Загальна біологія. Збірник задач. - Тернопіль: Видавництво «Підручники і посібники», 2009 - 736 с.

Біологія: Довідник для абітурієнтів та школярів загальноосвітніх навчальних закладів: Навчально-методичний посібник. - 2-ге видання. - К.: Літері ЛТД, 2009. - 656 с.

Овчинников С.А. Сборник задач и упражнений по общей биологии: Учебное пособие. - Донецк: Третье тысячелетие, 2002. - 128 с.

Размещено на Allbest.ru