Биология 10 класс

 Решаем задачи по молекулярной биологии
       
Для их решения необходимы знания о структуре нуклеиновых кислот, нуклеотидов,белков.А так же иметь представление о таких процессах как реализация генетического кода, биосинтез белка (транскрипция и трансляция)

Теоретический материал очень большой, а наша цель сегодня разобрать алгоритмы решения задач, поэтому я даю ссылки на электронные учебники, где можно взять теорию: http://www.ebio.ru/index-4.html илиhttp://sbio.info/page.php?id=11630

А мы выделим главное:
1. ДНК содержится в ядре и состоит из вдух комплементарных цепей, в ней содержится инфомация о структуре белка (порядок расположения аминокислот);
2. Во время транскрипции на одной из цепей ДНК синтезируется и-РНК, она поступает в цитоплазму и служит матрицей для синтеза белка;
3. Структурной единицей нуклеиновых кислот(НК) является нуклеотид, их выделяют пять типов-адениловый (А), тимидиловый (Т), гуаниловый (Г), цитидиловый (Ц), уридиловый (У)
4. Каждый тип НК содержит только четыре вида нуклеотида, в ДНК – А,Т,Г,Ц; в РНК – А,У,Г,Ц;
5. Одна аминокислота кодируется тремя стоящими рядом нуклеотидами - ТРИПЛЕТОМ (кодоном);
6. Одна аминокислота транспортируется к месту синтеза одной т-РНК, на вершине которой расположен антикодон;
7. Нуклеотиды соединяются по принципу комплиментарности: напротив А располагается Т, а напротив Г-Ц.

Это минимум информации, который необходим для решения задач.

И ещё некоторые необходимые пояснения:

• Один шаг это полный виток спирали ДНК–поворот на 360o
• Один шаг составляют 10 пар нуклеотидов
• Длина одного шага – 3,4 нм
• Расстояние между двумя нуклеотидами – 0,34 нм
• Молекулярная масса одного нуклеотида – 345 г/моль
• Молекулярная масса одной аминокислоты – 120 г/мол
• В молекуле ДНК: А+Г=Т+Ц (Правило Чаргаффа: ∑(А) = ∑(Т), ∑(Г) = ∑(Ц), ∑(А+Г) =∑(Т+Ц)
• Комплементарность нуклеотидов: А=Т; Г=Ц
• Цепи ДНК удерживаются водородными связями, которые образуются между комплементарными азотистыми основаниями: аденин с тимином соединяются 2 водородными связями, а гуанин с цитозином тремя.
• В среднем один белок содержит 400 аминокислот;
• вычисление молекулярной массы белка:

где Мmin – минимальная молекулярная масса белка,
а – атомная или молекулярная масса компонента,
в – процентное содержание компонента. 

(Источник: http://festival.1september.ru/articles/631232/ )

Рассмотрим алгоритм решения на примере одной из задач.
ЗАДАЧА В процессе трансляции участвовало 30 молекул т-РНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка,

а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.
РЕШЕНИЕ Из выше сказанного следует что каждая аминокислота транспортируется к месту синтеза одной т-РНК, нам известно, что т-РНК было 30, следовательно и аминокислот тоже 30.
Каждая аминокислота кодируется одним триплетом, а так как аминокислот 30, следовательно и триплетов 30. Рассуждаем далее, один триплет состоит из трех нуклнотидов, значит необходимо произвести расчет: 30 х 3=90 нуклеотидов. Все!
ОТВЕТ:Белок состоит из 30 аминокислот, ген, который его кодирует включает в себя 30 триплетов или 90 нуклеотидов.

Рассмотрим еще один тип задач. Предположим, вам известна последовательность расположения нуклеотидов в молекуле и-РНК (ЦГГАУЦЦАУУГЦ), необходимо определить структуру гена и количество аминокислот в белке.
необходимо записать последовательность нуклеотидов в и-РНК, а ниже под ними запишем комплиментарные им нуклеотиды ДНК.
и-РНК: Ц-Г-Г-А-У-Ц-Ц-А-У-У-Г-Ц
ДНК:Г-Ц-Ц-А-Т-Г- Г-Т-А-А-Ц-Г
А теперь, зная, что каждая аминокислота кодируется триплетом, разбиваем ДНК на тройки и получаем четыре триплета, Следовательно белок, который кодируется данным геном состоит из четырех аминокислот.

ЗАДАЧИ
1. Белок состоит из 100 аминокислот. установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты – 110, а нуклеотида- 300. Ответ поясните.
2.В биосинтезе полипептида участвовали т-РНК с антикодонами УУА, ГГЦ, ЦГЦ, ААГ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК,который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих А, Г, Т, Ц в двухцепочечной молекуле ДНК.

Удачи вам!

Источник публикации: http://oadk.at.ua/board/reshaem_zadachi_po_biologii/3-10-2

Задачи для самостоятельного решения

     Задача 1. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г…

а.      Нарисуйте схему структуры двуцепочной молекулы ДНК

б.      Объясните, каким свойством ДНК вы при этом руководствовались?

в.      Какова длина этого фрагмента ДНК?

г.      Сколько водородных связей в данном фрагменте ДНК?

     Задача 2. В одной молекуле ДНК содержание нуклеотидов с тимином 16% от общего количества нуклеотидов. Определите количество (в %) каждого из остальных видов нуклеотидов.

     Задача 3. Сколько содержится нуклеотидов с тимином, аденином, цитозином в отдельности во фрагменте молекулы ДНК, если в нём обнаружено 880 нуклеотидов с гуанином, что составляет 22% от их общего количества. Какова длина этого фрагмента ДНК? 

     Задача 4. Молекула ДНК состоит из 940 пар нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.

     Задача 5.  Длина участка молекулы ДНК составляет 544 нм. Определите количество нуклеотидов в ДНК и его молекулярную массу.

Самостоятельная работа "Свойства воды"

Тест по теме "Биология как наука. Общие признаки биологических систем. Клеточная теория" 

Общие принципы решения и оформления генетических задач ЗДЕСЬ

Интернет-урок  "Сходства и различия в строении клеток растений, животных, грибов"

Особенности строения и жизнедеятельности прокариотических клеток
Другие видеоуроки по школьной программе смотрите на InternetUrok.ru