Мастер — класс по теме: Цитология

Мастер класс «Решение задач по молекулярной биологии в рамках подготовки учащихся к Государственной Итоговой Аттестации в 11 классе»учитель биологии высшей квалификационной категорииЛазарева Т.В. Типы задач по цитологии Задачи по цитологии, которые встречаются в ЕГЭ, можно разбить на семь основных типов. Первый тип связан с определением процентного содержания нуклеотидов в ДНК и чаще всего встречается в части 1 экзамена. Ко второму относятся расчетные задачи, посвященные определению количества аминокислот в белке, а также количеству нуклеотидов и триплетов в ДНК или РНК. Этот тип задач может встретиться как в части 1, так в части 3.Задачи по цитологии типов 3, 4 и 5 посвящены работе с таблицей генетического кода, а также требуют от абитуриента знаний по процессам транскрипции и трансляции. Такие задачи составляют большинство вопросов  38 и 39 в ЕГЭ. Шестой тип основан на знаниях об изменениях генетического набора клетки во время митоза и мейоза, а седьмой тип проверяет у учащегося усвоения материала по диссимиляции в клетке эукариот.Ниже предложены решения задач всех типов и приведены примеры для самостоятельной работы. В приложении дана таблица генетического кода, используемая при решении Решение задач первого типаОсновная информация:В ДНК существует 4 разновидности нуклеотидов: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).В 1953 г Дж.Уотсон и Ф.Крик открыли, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль.Цепи комплементарны друг другу: напротив аденина в одной цепи всегда находится тимин в другой и наоборот (А-Т и Т-А); напротив цитозина — гуанин (Ц-Г и Г-Ц).В ДНК количество аденина и гуанина равно числу цитозина и тимина, а также А=Т и Ц=Г (правило Чаргаффа).Задача: в молекуле ДНК содержится 17%  аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.Решение: количество аденина равно количеству тимина, следовательно, тимина в этой молекуле содержится 17%. На гуанин и цитозин приходится100%-17%-17%=66% . Т.к. их количества равны, то Ц=Г=33 %. Решение задач второго типаОсновная информация:Аминокислоты, необходимые для синтеза белка, доставляются в рибосомы с помощью т-РНК. Каждая молекула т-РНК переносит только одну аминокислоту.Информация о первичной структуре молекулы белка зашифрована в молекуле ДНК.Каждая аминокислота зашифрована последовательностью из трех нуклеотидов. Эта последовательность называется триплетом или кодоном.Задача: в трансляции участвовало 30  молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.Решение: если в синтезе участвовало 30  т-РНК, то они перенесли 30  аминокислот. Поскольку одна аминокислота кодируется одним триплетом, то в гене будет 30 триплетов или  90 нуклеотидов. Таблица генетического кода Цитологические постоянныеАминокислотыЛинейная длина одного аминокислотного остатка в полипептидной цепи l ак = 0,35 нм = 3,5 ангстремСредняя молекулярная масса одного аминокислотного остатка Mr ак = 110 а.е.м. (Da)НуклеотидыМономеры нуклеиновых кислот (ДНК, РНК)Линейная длина одного нуклеотида в нуклеиновой кислоте l н = 0,34 нм = 3,4 ангстремСредняя молекулярная масса одного нуклеотида Mr н = 345 а.е.м. (Da) Решение задач третьего типаОсновная информация:Транскрипция — это процесс синтеза и-РНК по матрице ДНК.Транскрипция осуществляется по правилу комплементарности.В состав РНК вместо тимина входит урацилЗадача: фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ААГГЦТАЦГТТГ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка.Решение: по правилу комплементарности определяем фрагмент и-РНК и разбиваем его на триплеты: УУЦ-ЦГА-УГЦ-ААУ. По таблице генетического кода определяем последовательность аминокислот: фен-арг-цис-асн. Решение задач 4-го типаОсновная информация:Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов в т-РНК, комплементарных нуклеотидам кодона и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.Молекула и-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.В состав ДНК вместо урацила входит тимин.Задача: фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГАУГАГУАЦУУЦААА. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК.Решение: разбиваем и-РНК на триплеты ГАУ-ГАГ-УАЦ-УУЦ-ААА и определяем последовательность аминокислот, используя таблицу генетического кода: асп-глу-тир-фен-лиз. В данном фрагменте содержится 5  триплетов, поэтому в синтезе будет участвовать 5 т-РНК. Их антикодоны определяем по правилу комплементарности: ЦУА, ЦУЦ, АУГ, ААГ, УУУ. Также по правилу комплементарности определяем фрагмент ДНК (по и-РНК!!!): ЦТАЦТЦАТГААГТТТ. Решение задач пятого типаОсновная информация:Молекула т-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.Не забудьте, что в состав РНК вместо тимина входит урацил.Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.Задача: фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТТАГЦЦГАТЦЦГ. Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.Решение: определяем состав молекулы т-РНК: ААУЦГГЦУАГГЦ и находим третий триплет — это ЦУА. Это антикодону комплементарен триплет и-РНК — ГАУ. Он кодирует аминокислоту асп, которую и переносит данная т-РНК. Решение задач шестого типаОсновная информация:Два основных способа деления клеток — митоз и мейоз.Изменение генетического набора в клетке во время митоза и мейоза.Задача: в клетке животного диплоидный набор хромосом равен 34 . Определите количество молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза.Решение: По условию, 2n=34. Генетический набор: перед митозом 2n4c, поэтому в этой клетке содержится 68 молекул ДНК;после митоза 2n4c , поэтому в этой клетке содержится  34 молекулы ДНК;после первого деления мейоза n2c, поэтому в этой клетке содержится  34 молекул ДНК;после второго деления мейоза nc, поэтому в этой клетке содержится 17 молекул ДНК. Решение задач седьмого типаОсновная информация:Что такое обмен веществ, диссимиляция и ассимиляция.Диссимиляция у аэробных и анаэробных организмов, ее особенности.Сколько этапов в диссимиляции, где они проходят, какие химические реакции проходят во время каждого этапа.Задача: в диссимиляцию вступило 10  молекул глюкозы. Определите количество АТФ после гликолиза, после энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.Решение: запишем уравнение гликолиза: С6 Н12О6 = 2ПВК + 4Н + 2АТФ. Поскольку из одной молекулы глюкозы образуется  2 молекулы ПВК и 2АТФ, следовательно, синтезируется 20 АТФ. После энергетического этапа диссимиляции образуется  36 молекул АТФ (при распаде 1  молекулы глюкозы), следовательно, синтезируется  360АТФ. Суммарный эффект диссимиляции равен 360+20=380 АТФ. Спасибо за внимание!