Результат изучения темы
знать:
- основные термины и понятия при описании обмена веществ
и преобразования энергии в клетке: наследственная информация, триплет (кодон),антикодон, транскрипция, трансляция;
- молекулярные основы сохранения и реализации генетической
информации в клетке;
- сущность транскрипции и трансляции, роль и-РНК, т-РНК, р-РНК
в биосинтезе белка;
- взаимосвязи пластического и энергетического обмена веществ.
уметь:
- характеризовать биосинтез белка;
- пользоваться таблицей генетического кода;
- решать и оформлять биологические задачи по теме «Обмен веществ ипреобразование энергии».
- объяснять и анализировать информацию, представленную в виде
рисунков, таблиц.
Практическая часть
Тестовое задание для самопроверки
Задача 1
В одной молекуле ДНК нуклеотидов с тимином Т - 22%. Определите процентное содержание нуклеотидов с А, Г, Ц по отдельности в этой молекуле ДНК.
Решение:
Согласно принципу комплементарности тимин всегда стоит в паре с аденином, значит их количество одинаково, т.е. Т = А = 22%, а вместе они составляют 44%. Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% - 44% = 56%. Поскольку гуанин всегда находится в паре с цитозином, то Г + Ц = 56%, а на каждого из них приходится
56 : 2 = 28%.
Ответ: Т = А = 22%; Г = Ц = 28%.
Задача 2
Генетический код представлен молекулой иРНК, фрагмент которой имеет следующую нуклеотидную последовательность: ГУГАААГАУЦАУГЦГУГГ. Напишите последовательность ДНК и составьте белок с помощью таблицы генетического кода.
Решение:
Согласно принципу комплементарности азотистые основания образуют между собой водородные связи в строгом соответствии: А - Т, Г - Ц в молекуле ДНК и А-У, Г-Ц – в РНК. Поэтому напротив урацила (У) иРНК становится аденин (А), напротив гуанина (Г) - цитозин (Ц), напротив цитозина (Ц) - гуанин (Г), напротив аденина (А) - тимин (Т).
Тогда получим:
иРНК: ГУГАААГАУЦАУГЦГУГГ
ДНК: ЦАЦУУУЦУАГУАЦГЦАЦЦ
Для определения фрагмента белка разбиваем иРНК на триплеты (кодоны): ГУГ ААА ГАУ ЦАУ ГЦГ УГГ. Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:
валин - лизин - аспарагиновая кислота - гистидин - аланин - триптофан.
Задача 3
Фрагмент цепи иРНК имеет последовательность нуклеотидов ЦУАЦААГГЦУАУ определите последовательность нуклеотидов на ДНК и аминокислотную последовательность соответсвующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Решение:
Согласно принципу комплементарности азотистые основания образуют между собой водородные связи в строгом соответствии: А - Т, Г - Ц в молекуле ДНК и А-У, Г-Ц – в РНК. Поэтому напротив урацила (У) иРНК становится аденин (А), напротив гуанина (Г) - цитозин (Ц), напротив цитозина (Ц) - гуанин (Г), напротив аденина (А) - тимин (Т).
Тогда получим:
иРНК: ЦУАЦААГГЦУАУ
ДНК: ГАТГТТЦЦГАТА.
Для определения фрагмента белка разбиваем иРНК на триплеты (кодоны): ЦУА ЦАА ГГЦ УАУ. Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с
соответствующими аминокислотами, получим:
лейцин - глутамин - глицин- тирозин.
Задача 4
Ген содержит 1200 нуклеотидов. В одной из цепей содержится 130 нуклеотидов А, 150 нуклеотидов Т, 210 нуклеотидов Г и 110 нуклеотидов Ц. Сколько нуклеотидов каждого вида будет в фрагменте ДНК, кодирующей белок? Сколько аминокислот будет закодировано данным фрагментом ДНК?
Решение:
Согласно принципу комплементарности во второй цепи ДНК содержится нуклеотидов: А - 150, Т - 130, Г - 110, Ц – 210. В двух цепях ДНК содержится нуклеотидов:
А = 130 + 150 = 280, значит Т = А = 280; Ц = 210 + 110 = 320, значит Г = Ц = 320. Общее число нуклеотидов будет 1200 (А + Т + Ц + Г = 280 + 280 + 320 + 320 = 1200).
Информацию о структуре белка несет одна из двух цепей, число нуклеотидов в одной цепи ДНК равно 600 (1200/2 = 600), поскольку одну аминокислоту кодирует 3 нуклеотида, поэтому в белке должно содержаться 600 : 3 = 200 аминокислот.
Ответ: 200 аминокислот.
Задача 5
В одной молекуле ДНК нуклеотиды с аденином (А) составляют 31% от общего числа нуклеотидов. Определите количество (в %) нуклеотидов с тимином (Т), гуанином (Г), цитозином (Ц) в молекуле ДНК и объясните полученные результаты.
Решение:
Согласно принципу комплементарности аденин всегда стоит в паре с тимином, значит их количество одинаково, т.е. А = Т = 31%, а вместе они составляют 61%.
Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% - 62% = 38%. Поскольку гуанин всегда находится в паре с цитозином, то Г = Ц = 38%, а на каждого из них приходится 38 : 2 = 19%.
Ответ: Т = А = 31%; Г = Ц = 19%.
Задача 6
Полипептидная цепь состоит из остатков аминокислот: валин-лейцин-гистидин-серин-изолейцин. Какова последовательность нуклеотидов на участке ДНК, кодирующем синтез этого полипептида? Какова длина данного участка ДНК?
Решение:
Длина нуклеотида = 0,34 нм.
Воспользуемся генетическим кодом для построения иРНК. Можно брать из него любой триплет, соответствующий аминокислоте. Например, иРНК может быть
такой: ГУУ-ЦУУ-ЦАЦ-АГЦ-АУУ. По принципу комплементарности ей будет соответствовать ДНК: ЦАА-ГАА-ГТГ-ТЦГ-ТАА.
Так как общее число нуклеотидов участка ДНК равно 15, то, зная длину одного нуклеотида определим длину участка ДНК, получим:
L(ДНК) = 15 * 0,34 = 5,1 нм.
Ответ: ДНК: ЦАА-ГАА-ГТГ-ТЦГ-ТАА; L(ДНК) = 5б1 нм.