Мастер-класс " Решение заданий по молекулярной биологии" Подготовка к ЕГЭ биология"

Решение заданий по разделу «Молекулярная биология» при подготовке учащихся к ЕГЭ

Юрченко Лариса Васильевна

учитель биологии

МБОУ « Марьяновская СОШ№1»

Январь,2022

В каких заданиях встречаются?

• Молекулярная биология изучает механизмы хранения и передачи наследственной информации.
• Задачи по молекулярной биологии встречаются в двух основных темах: нуклеиновые кислоты, генетический код.
• В заданиях 1 части -3; 2 части- 27.

Спецификация и кодификация

Типы задач:

• Установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК, используя принцип комплементарности.
• Вычисление количества нуклеотидов, их процентное соотношение в цепи ДНК, иРНК.
• Вычисление количества водородных связей в цепи ДНК, иРНК.
• Определение длины, массы ДНК, иРНК.
• Определение последовательности аминокислот по таблице генетического кода.
• Определение массы ДНК, гена, белка, количества аминокислот, нуклеотидов.
• Комбинированные

Требования к решению задач

• ход решения должен соответствовать последовательности процессов, протекающих в клетке
• решать задачи осознано, обосновывать каждое действие теоретически
• запись решения оформлять аккуратно , цепи ДНК, иРНК , тРНК прямые, символы нуклеотидов четкие, расположены на одной линии по горизонтали
• цепи ДНК, иРНК , тРНК размещать на одной строке без переноса
• ответы на все вопросы выписывать в конце решения

Справочная информация

• Один шаг это полный виток спирали ДНК– поворот на 360 градусов

• 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 среднем один белок содержит 400 аминокислот

Первый тип задач - задачи на установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК

• Участок правой цепи молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов:
• А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т.
• Запишите последовательность нуклеотидов левой цепи ДНК.
• Дано: ДНК А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т
• Решение: ( нуклеотиды левой цепи ДНК подбираем по принципу комплементарности А-Т, Г-Ц)
• ДНК А Г Т Ц Т А А Ц Т Г А Г Ц А Т
• ДНК Т Ц А Г А Т Т Г А Ц Т Ц Г Т А
• Ответ : левая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов Т-Ц-А-Г-А-Т-Т-Г-А-Ц-Т-Ц-Г-Т-А

• Задание2.
• Определите последовательность нуклеотидов иРНК, антикодоны молекул тРНК , если фрагмент ДНК имеет последовательность нуклеотидов
• Г-Ц-Ц-Т-А-Ц-Т-А-А-Г-Т-Ц
• Дано: ДНК Г-Ц-Ц-Т-А-Ц-Т-А-А-Г-Т-Ц
• Решение: (нуклеотиды подбираем по принципу комплементарности
• А-У, Г-Ц под ДНК .сначала строим иРНК, затем тРНК)
• ДНК ГЦЦ- ТАЦ- ТАА- ГТЦ
• иРНК ЦГГ- АУГ- АУУ- ЦАГ
• тРНК ГЦЦ; УАЦ; УАА; ГУЦ
• Ответ : иРНК имеет последовательность нуклеотидов Ц ГГАУГАУУЦАГ
• антикодоны тРНК Г Ц Ц; У А Ц; У А А; Г У

Второй тип задач - на вычисление количества нуклеотидов, их процентное соотношение в цепи ДНК, иРНК .

• В одной молекуле ДНК нуклеотидов с тимином Т -23% . Определите процентное содержание нуклеотидов с А, Г, Ц по отдельности в этой молекуле ДНК .
• Дано: Т -23%
• Найти: % А, Г, Ц
• Решение 1: согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100%. так как тимин комплементарен аденину, то А=23%.
• 23+23=46% ( А+Т)
• 100- 46 =54% (Г+Ц)
• Так как гуанин комплементарен цитозину, то их количество тоже равно, поэтому
• 54 : 2 =27% (Г, Ц)
• Решение 2: согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100% или А+Г и Т+Ц по 50 % так как тимин комплементарен аденину, то А=23%.
• следовательно 50 - 23=27% (Г, Ц, т.к. они комплементарны)
• Ответ : А=23%, Г=27%, Ц=27%

Участок молекулы ДНК ( одна цепочка) содержит: 150 нуклеотидов – А, 50 нуклеотидов – Т, 300 нуклеотидов – Ц, 100 нуклеотидов - Г. Определите : количество нуклеотидов во второй цепи с А, Т, Г, Ц и общее количество нуклеотидов с А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.

• Дано: нуклеотидов в 1-й цепи ДНК: А-150, Т-50, Ц-300, Г-100.
• Найти: А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.
• Решение: А=Т, Г=Ц, так как они комплементарны, поэтому во второй цепи Т-150, А-50, Г-300, Ц-100
• Всего нуклеотидов: А(150+50)+Т(50+150)+Г(300+100)+Ц(100+300)=1200 Ответ: нуклеотидов во второй цепи Т-150, А-50, Г-300, Ц-100;
• 1200 нуклеотидов в двух цепях

Третий тип задач на вычисление количества водородных связей.

• Две цепи ДНК удерживаются водородными связями. Определите число водородных связей в этой цепи ДНК, если известно, что нуклеотидов с аденином 12, с гуанином 20.
• Дано: А-12, Г-20
• Найти: число водородных связей в ДНК
• Решение: А=Т, Г=Ц, так как они комплементарны
• Между А и Т двойная водородная связь, поэтому 12х2=24 связи
• Между Г и Ц тройная водородная связь, поэтому 20х3=60 связей
• 24+60=84- водородных связей всего 84
• Ответ: 84 водородных связей

Четвертый тип задач определение длины, ДНК, иРНК

• Участок молекулы ДНК состоит из 60 пар нуклеотидов. Определите длину этого участка (расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0, 34 нм)
• Дано: 60 пар нуклеотидов
• Найти: длину участка
• Решение: длина нуклеотида 0, 34 нм
• 60х0,34= 20,4 нм
• Ответ: 20,4 нм
• Длина участка молекулы ДНК составляет 510нм. Определите число пар нуклеотидов в этом участке.
• Дано: длина участка ДНК 510нм
• Найти: Определите число пар нуклеотидов
• Решение: длина нуклеотида 0, 34 нм  510:0,34= 1500 нуклеотидов
• Ответ: 1500 нуклеотидов

« Биосинтез белка, генетический код»

• на участке ДНК строится иРНК
• иРНК переходит в цитоплазму
• иРНК соединяется с рибосомой ( 2 триплета)
• тРНК несет аминокислоту в рибосому
• кодон иРНК комплементарен антикодону тРНК
• в рибосоме из аминокислот образуется белок
• ДНК- РНК- белок
• 20 аминокислот - 64 триплета
• ДНК - иРНК - тРНк
• 3 нуклеотида =1 триплет =1 аминокислота = 1тРНК

Пятый тип задач - определение последовательности аминокислот по таблице генетического кода.

• Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТГГАГТГАГТТА. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны тРНК и аминокислотную последовательность фрагмента молекулы белка.
• Дано: ДНК Т-Г-Г-А-Г-Т-Г-А-Г-Т-Т-А
• Найти: иРНК, тРНК и аминокислотную последовательность белка
• Решение: на участке ДНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц) построим иРНК, затем по цепи иРНК построим тРНК по принципу комплементарности ( А-У, Г-Ц)
• антикодоны т-РНК друг от друга отделяют точкой с запятой
• ДНК Т- Г- Г- А- Г- Т- Г- А- Г- Т- Т- А
• иРНК А-Ц-Ц-У- Ц- А- Ц- У- Ц- А- А- У
• тРНК У- Г- Г; А -Г- У; Г -А- Г; У- У-А
• иРНК разделим на триплеты и по таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность белка: А-Ц-Ц тре, У-Ц-А сер, Ц-У-Ц лей, А- А-У асн.
• Ответ : иРНК А-Ц- Ц-У- Ц- А-Ц-У-Ц-А- А-У
• тРНК У- Г –Г; А- Г-У; Г-А-Г; У- У-А
• аминокислотную последовательность белка :тре, сер, лей, асн

Шестой тип задач - определение массы белка, количества аминокислот, нуклеотидов .

• 1. Сколько нуклеотидов содержит ген, кодирующий белок из 210 аминокислот?
• Дано: 210 аминокислот
• Найти: количество нуклеотидов
• Решение: Одной аминокислоте соответствует 3 нуклеотида, поэтому 210х3=630 нуклеотидов
• Ответ: 630 нуклеотидов

• 2.Молекулярная масса полипептида составляет 40000. Определите длину кодирующего его гена, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100, а расстояние между соседними нуклеотидами в цепи ДНК составляет 0, 34 нм.
• Дано: масса белка – 40000, масса аминокислоты – 100, расстояние между нуклеотидами 0,34нм
• Найти: длину гена
• Решение: Так как белок ( полипептид) состоит из аминокислот, найдем количество аминокислот 40000:100=400
• 1 аминокислота=3 нуклеотида, 400х3=1200 нуклеотидов. Ген состоит из нуклеотидов.
• Длина гена 1200х0,34=408нм
• Ответ: длина гена 408нм

• Какую длину имеет участок молекулы ДНК, в котором закодирована первичная структура инсулина, если молекула инсулина содержит 51 аминокислоту, а один нуклеотид занимает 0,34 нм в цепи ДНК? Какое число молекул тРНК необходимо для переноса этого количества аминокислот к месту синтеза? (Следует учитывать, что одна тРНК доставляет к рибосоме одну аминокислоту.) Ответ поясните.
• Дано: 51 аминокислота, 1 нуклеотид 0,34 нм
• Найти: длину ДНК, число тРНК
• 1)для кодирования одной аминокислоты необходимо 3 нуклеотида, 51 х 3 = 153 нуклеотида;
• 2) участок ДНК имеет длину 0,34 х 153 = 52 нм
• 3) одна тРНК переносит одну аминокислоту, поэтому тРНК -51 молекула
• Ответ: длина ДНК 52 нм , число тРНК - 51