Розв’язання задач
на молекулярні основи спадковості викликає труднощі в учнів 9-11 класів, що
пояснюється складністю матеріалу, необхідністю застосування логічних міркувань.
При розв’язанні задач необхідно пам’ятати, що біологічна задача
складається з таких основних частин: умови задачи й запитання, на яке потрібно
дати відповідь. І тому у процесі розв’язування будь-якої задачі виділяють певні
етапи.
ЯК ПРАВИЛЬНО РОЗВ"ЯЗАТИ І ОФОРМИТИ ЗАПИС ЗАДАЧІ
1. Аналіз задачі. Уважно прочитайте зміст задачі
та визначте:
ü до якого
розділу чи теми належить задача,
ü чи достатньо
даних для знаходження невідомої величини,
ü знайдіть, що
дано і що необхідно знайти.
2. Скорочений запис умови.
ü За допомогою
умовних позначень коротко запищіть в лівій частині сторінки, що дано і що треба
знайти.
3. Оформлення запису задачі.
ü Справа від короткого запису запишіть дії у
задачі. Записуйте їх
так: 1) ¼; 2) ¼; 3) ¼.
4. Розв'язування задачі.
ü Задачу
розв’язуйте поетапно.
ü Стисло
формулюйте запитання.
ü Ретельно
перевіряйте результати розрахунків.
ü Перевірте, чи
всю інформацію з умови задачі використано.
5. Завершальний етап.
ü Перевірте
правильність розв’язування.
ü Запишіть
остаточну відповідь.
ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ ДЛЯ РОЗВ"ЯЗКУ ЗАДАЧ З МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ
·
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.
·
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%.
ТАБЛИЦЯ ГЕНЕТИЧНОГО КОДУ
може мати різний вигляд, та хай це вас не лякає. Суть - одна.
1 варіант таблиці
2 варіант таблиці
3 варіант таблиці
ПРИКЛАДИ РОЗВ'ЯЗАННЯ ЗАДАЧ НА МОЛЕКУЛЯРНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ
Задача 1. На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в послідовності … АГТ АЦГ ГЦА ТГТ АГЦ …
1. Запишіть схему структури дволанцюгової молекули ДНК.
2. Яка довжина цього фрагмента? Якою є маса ДНК?
Розв’язання
1. 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
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
Т Ц А – Т Г Ц – Ц Г Т – А Ц Г – Т Ц Г
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:
1. За принципом компліментарності добудуємо другий ланцюг ДНК
Перший ланцюг ДНК: -ТАЦ - АГА - ТГГ - АГТ - ЦГЦ
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
Другий ланцюг ДНК: -АТГ - ТЦТ - АЦЦ - ТЦА - ГЦГ
іРНК: -УАЦ - АГА - УГГ - АГУ - ЦГЦ
Білок: - тир - арг - трип - сер - арг -
(для визначення використовуємо табл. «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.
1. Яка будова фрагмента іРНК, що є матрицею для синтезу цього фрагмента молекули гемоглобіну?
2. Яка будова фрагмента ДНК, що кодує дану іРНК?
Розв’язання-відповідь
Задача 4.
Білок складається зі 124 амінокислот. Порівняйте відносні молекулярні маси білка та гена, який його кодує.
Задача 5.
Гормон росту людини (соматотропін) – білок, що містить 191 амінокислоту. Скільки кодуючих нуклеотидів і триплетів входить до складу гена соматотропіну?
Розв’язання:
1. Одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів, отже, до складу гена соматотропну входить 191 триплет.
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
1. 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
2. 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.
3. Склад молекули білка після опромінення фрагмента ДНК:
глутамін – аспарагінова кислота – лейцин – серин – аргінін.
ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ
1. 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.
2. Перший ланцюг гена має таку структуру: ТАТ – ТЦТ – ТТТ – ТГТ – ГГА – ЦГЦ.
1. Вкажіть структуру відповідного фрагмента молекули білка, синтезованого за участю другого ланцюга ДНК.
2. 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.
Немає коментарів:
Дописати коментар