Методические рекомендации для решения задач по молекулярной биологии

ГБОУ «Школа №58 г. о. Донецк»

“ Методические рекомендации для решения задач по молекулярной биологии”

Скотарь И.И. – учитель биологии, специалист высшей категории, учитель - методист

2024 г.

Скотарь И. И.

Актуальность

Программа по биологии 9-10 классов и Госстандарт предусматривают умение учащимися решать задачи по молекулярной биологии.

В литературе отсутствуют:

• классификация задач
• методики, предусматривающие:

- последовательность

- доступность обучения

- наличия тренажёра для отработки навыка

Скотарь И.И.

Новизна

Расчетные задачи по молекулярной биологии были классифицированы:

Прямые

8 типов расчетных задач

1-3 логических хода

Обратные

Скотарь И.И.

определение массы и длины белка

определение количества нуклеотидов в ДНК по количеству аминокислот, закодированных в ней и наоборот

определение массы и длины нуклеиновой кислоты

определение количества и процентного соотношения нуклеотидов в ДНК

определение массы или длины гена по количеству аминокислот в белке

Задачи

сравнение массы или длины белка и гена, кодирующего его

определение массы или длины ДНК по массе или длине белка

определение массы и длины белка по массе и длине нуклеиновой кислоты

Скотарь И.И.

Первый тип задач Прямые задачи на один логический ход на определение массы и длины белка

Скотарь И.И.

Задача №1

В состав белка входит 800 аминокислот. Определите массу белка.

Ответ:

Задача №2

Вычислите длину белка, в состав которого входит 51 аминокислота.

Ответ:

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 3

Определите молекулярную массу белка, состоящего из 300 аминокислот.

а) 300 б) 30 000 в) 300 000

Задача № 4

Определите длину белка, состоящего из 400 аминокислот.

а) 136 б) 140 в) 144

Скотарь И .И.

Обратные задачи на 1 логический ход на определение количества аминокислот по массе или длине белка.

Скотарь И.И.

Задача № 5

Молекулярная маса белка 100 000 а.е.м. Сколько аминокислотных остатков в этом белке?

Ответ: 1000 аминокислотных остатков

Задача № 6 Длина белка 10,8 нм. Сколько аминокислотных остатков в этом белке?

Ответ: 30 аминокислотных остатков

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 7

Определите количество аминокислот в белке массой 224 000 а.е.м.

а) 2240 б) 224 в) 22400

Задача № 8

Определите количество аминокислот в белке длиной 2099,16 н.м

а) 7042 б) 6738 в) 5831

Скотарь И.И.

Обратные задачи на 2 логических хода на определение по его и определение по его

Задача №9

Масса молекулы гемоглобина 16500 а.е.м. Определите длину этого белка.

Ответ: нм

Скотарь И.И.

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 11

Определите длину белка массой 10000 а.е.м .

а) 36 б) 360 в) 3600

Задача № 12

Определите массу белка длиной 180 н.м

а) 500 б) 5000 в) 50000

Скотарь И.И.

Второй тип задач Прямые задачи на один логический ход на определение массы и длины нуклеиновой кислоты

Скотарь И.И.

Задача №1

Цепь ДНК состоит из 900 нуклеотидов. Определите массу ДНК.

Ответ: а.е.м.

Задача №2

Определить длину РНК вируса табачной мозаики, состоящей из 6500 нуклеотидов.

Ответ: нм

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 3

Определите массу гена, состоящего из 200 нуклеотидов

(в 1 цепи ДНК)

а) 6900 б) 138000 в) 75000

Задача № 4

Определите длину ДНК, состоящего из 20493 нуклеотидов

в 1 цепи

а) 6873,57 б) 6967,62 в) 7377,48

Скотарь И.И.

Обратные задачи на 1 логический ход на определение нуклеотидов по массе или длине ДНК(РНК).

Скотарь И.И.

Скотарь И.И.

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 7

Определите количество нуклеотидов в ДНК массой 1 цепи 68310 а.е.м.

а) 198 б) 200 в) 202

Задача № 8

Определите количество нуклеотидов в ДНК длиной 680 н.м.

а) 20 б) 200 в) 2000

Скотарь И.И.

Обратные задачи на 2 логических хода на определение длины ДНК по ее массе и массы ДНК по ее длине

Задача №9

Определите длину РНК, если ее маса составляет 517500 а.е.м.

Ответ: нм

Дано:

а.е.м.

Решение

нм

нм

Скотарь И.И.

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 11

Определите массу фрагмента ДНК, если его длина 6,12 н.м.

а) 12420 б) 1242 в) 124200

Задача № 12

Определите длину фрагмента ДНК, если масса его равна 579600 а.е.м.

а) 471,2 б) 285,6 в) 840

Скотарь И.И.

Третий тип задач На определение количества нуклеотидов в ДНК по количеству аминокислот, закодированных в ней и наоборот

Скотарь И.И.

Задача №2

Сколько аминокислот закодировано в ДНК, содержащей 1254 нуклеотидов?

Ответ:

Скотарь И.И.

Четвертый тип задач Прямые задачи на 2 логических хода на определение массы или длины гена по количеству аминокислот в белке

Задача №1

Белок каталаза состоит из 2240 аминокислотных остатков. Вычислите массу гена, кодирующего этот белок.

Ответ:

Дано:

а.е.м.

Решение:

1 ам – 3 нукл

2240 ам - ? Нукл

Скотарь И.И.

Задача №2

Определите длину гена, кодирующего белок, состоящий из 100 аминокислот.

Ответ: нм

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 3

Определите массу гена, кодирующего белок каталазу, состоящий из 224 аминокислот.

а) 2325 б) 463680 в) 116225

Задача № 4

Определите длину гена, кодирующего белок, состоящий из 80 аминокислот.

а) 8160 б) 81,6 в) 81600

Скотарь И.И.

Обратные задачи на 2 логических хода на определение количества аминокислот в белке по массе или длине гена

Задача № 5 Молекулярная масса ДНК, кодирующая гормон роста человека (саматотропин)-белок составляет 395370 а.е.м. Определите количество аминокислот в этом гормоне.

Ответ: гормон соматотропин состоит из 191 аминокислоты.

Скотарь И.И.

Задача № 6 Длина участка ДНК, кодирующего одну макромолекулу белка гемоглобина составляет 585,48 нм. Определите количество аминокислот в этом белке.

Ответ: одна макромолекула гемоглобина состоит из 547 аминокислот.

Дано:

Решение

• 1 ам – 3 нукл ? ам – 1722 нукл

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 7

ДНК имеет молекулярную массу 238050 а.е.м. Определите количество мономеров белка, закодированного в этой цепи ДНК.

а) 105 б) 125 в) 115

Задача № 8

Длина гена ДНК 510 нм. Определите количество мономеров белка, закодированных в этом гене.

а) 50 б) 500 в) 5000

Скотарь И.И.

Пятый тип задач Задачи на 3 логических хода на определение массы или длины ДНК по массе или длине белка

Дано:

Решение

• 1 ам – 3 н 40 ам – ? н

Скотарь И.И.

Задача №2

Определите массу гена (двухцепочного звена ДНК), если в одном звене закодирован белок гемоглобин длиной 103,32 н.м.

Ответ:

Скотарь И.И.

Задача№3 Белок вазопрессин (гормон гипоталамуса) имеет массу 900 а.е.м. Определите длину гена, кодирующего данный белок.

Ответ: нм

Дано: а.е.м.

нм

Решение:

• 1 ам – 3 н 9 ам – ? н
• нм

Скотарь И.И.

Задача № 4 Определите длину гена, в котором закодирован белок длиной 1008 н.м.

Ответ: нм

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 5

Какова молекулярная масса гена, если в даной его цепи закодирован белок с молекулярной массой 3000 а.е.м.

а) 31050 а.е.м. б) 62100 а.е.м. в) 978075 а.е.м.

Задача № 6

Какова длина гена, кодирующего белок массой 10000 а.е.м.

а) 10200 н.м. б) 102 н.м. в) 1020 н.м.

Скотарь И.И.

Задача № 7

Какова молекулярная масса гена, если в одной его цепи закодирован белок длиной 113,4 н.м.

а) 65205 а.е.м. б) 652050 а.е.м. в) 6520500 а.е.м.

Задача № 8

Альбумин сыворотки крови человека имеет длину 246,24 н.м. Определите длину гена, кодирующего данный белок.

а) 697,68 н.м. б) 687,41 н.м. в) 576,32 н.м.

Скотарь И.И.

Шестой тип задач Задачи на 3 логических хода на определение массы и длины белка по массе и длине нуклеиновой кислоты

Скотарь И.И.

Скотарь И.И.

Задача № 3

Масса двухцепочного фрагмента ДНК составляет 51750 а.е.м. Определите длину молекулы белка, которая закодирована в этом участке ДНК.

Ответ:

Скотарь И.И.

Дано:

Решение:

нм

• 1 ам – 3 н ? ам – 450 н
• нм

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 5

Какова длина белка, закодированного в гене массой 2277000 а.е.м.(1 цепь)

а) 792 н.м. б) 79,2 н.м. в) 7,92 н.м.

Задача № 6

Определите среднюю массу белка, закодированного в ДНК длиной 408 н.м.

а) 400 а.е.м. б) 4000 а.е.м. в) 40000 а.е.м.

Скотарь И.И.

Задача № 7

Определите массу одной из молекул белка вируса табачной мазаики, закодированной в РНК табачной мозаики массой 163530 а.е.м.

а) 1580 а.е.м. б) 15800 а.е.м. в) 158000 а.е.м.

Задача № 8

Определите длину ДНК, в которой закодирован белок длиной 25,2 н.м.

а) 71,4 н.м. б) 7,14 н.м. в) 714 н.м.

Скотарь И.И.

Седьмой тип задач На сравнение массы или длины белка и гена, кодирующего его

Задача № 1

Белок состоит из 250 аминокислот. Определите, во сколько раз масса гена превышает массу самого полипептида.

Ответ: больше в 2,7 раз

Скотарь И.И.

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 3

Одна молекула белка вируса табачного мозаики состоит из 158 аминокислот. Определите, во сколько раз масса гена РНК табачной мозаики больше массы белка.

а) 1,035 р. б) 10,35 р. в) 103,5 р.

Задача № 4

Определите во сколько раз длиннее ген РНК вируса табачной мозаики, чем белок, который он кодирует

а) в 2,8 р. б) в 3,4 р. в) в 4,2 р.

Скотарь И.И.

Восьмой тип задач Определение количества и процентного соотношения нуклеотидов в ДНК

Правило Чаргаффа:

, ,

1 виток двойной спирали ДНК состоит из 20 нуклеотдов

Между гуанином и цитозином – тройная водородная вязь

Между тимином и аденином – двойная водородная связь

Скотарь И.И.

Задача №1

Дано:

н

Решение

• По правилу Чаргаффа , ,
• нукл.
• нукл.
• нукл.
• витков
• , водородных связей.

Количество витков

Количество водородных связей

Скотарь И.И.

Задача №2

Дано:

Решение

и-РНК

ДНК

• Определяем процентное соотношение урациловых нуклеотидов в и-РНК:
• По принципу комплементарности определяем сначала процентное соотношение нуклеотидов в 1 цепи, а затем во 2 цепи ДНК. 1ц.: 2ц.: и определяем процентное соотношение нуклеотидов в двух цепях ДНК:

10%

10%

25%

25%

15%

15%

50%

50%

10%

10%

25%

25%

15%

15%

50%

50%

Скотарь И.И.

Задачи для самостоятельного решения

Задача №1

Фрагмент молекулы ДНК содержит 180 тимидиловых нуклеотидов, что составляет 30% общего количества нуклеотидов. Определите количество цитидиловых, адениловых и гуаниловых нуклеотидов в молекуле ДНК, количество витков и водородных связей

Задача №2

В молекуле и-РНК на долю адениловых нуклеотидов приходится 20%, гуаниловых – 30%, цитидиловых – 10%. Определите процентное соотношение нуклеотидов в молекуле ДНК.

Скотарь И.И.

Спасибо за внимание!

Скотарь И.И.