Задачи по молекулярной биологии

На заседании МО учителей директор МОУ гимназии№33

биологии г. Костромы

__________________/руководитель МО/ ________________/Боброва Е.Ю./

Барынкина Т.А.

Автор:

Маслак Е.Н. –

учитель биологии высшей категории

МОУ СОШ №2 с УИОП

п. Восточный Омутнинского района

 

Учитель: Ковшикова О.И.

 

Кострома 2009-2010

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

Программа спецкурса рассчитана на 34 часа,

она разработана для учащихся 11 класса.

Темы «Молекулярная биология» и «Генетика» - наиболее интересные и сложные темы в общей биологии. Они изучаются и в 9, и в 11 классах, но достаточного количества часов на отработку умения решать задачи в программе не предусмотрено, поэтому без дополнительных занятий научить школьников решать их невозможно,

а это предусмотрено стандартом биологического образования и входит в состав КИМов ЕГЭ (задания №5 и №6 в части С)

Цель спецкурса: создать условия для формирования у учащихся умения решать задачи по молекулярной биологии и генетике разной степени сложности

 

через

 

· краткое повторение материала, изученного по темам «Молекулярная биология» и «Генетика»

· выявление и ликвидацию пробелов в знаниях учащихся по темам и умениях решать задачи, положенные по школьной программе на базовом уровне

· обучения учащихся решению задач по молекулярной биологии и генетике повышенной сложности

 

 

 

 

ПРОГРАММА СПЕЦКУРСА

 

1. Введение.

2. Белки: актуализация знаний по теме (белки - полимеры, структуры

белковой молекулы, функции белков в клетке), решение задач.

 

3, 4. Нуклеиновые кислоты: актуализация знаний по теме по теме

(сравнительная характеристика ДНК и РНК), решение задач

 

5, 6. Биосинтез белка: актуализация знаний по теме (код ДНК, транскрипция, трансляция – динамика биосинтеза белка), решение задач

 

7, 8. Энергетический обмен: актуализация знаний по теме (метаболизм, анаболизм, катаболизм, ассимиляция, диссимиляция; этапы энергетического обмена: подготовительный, гликолиз, клеточное дыхание), решение задач

 

9, 10. Рубежная диагностика: контрольная работа. Работа над ошибками, допущенными в контрольной работе.

 

11. Генетические символы и термины.

 

12, 13, 14. Законы Г. Менделя: актуализация знаний по теме (закономерности, установленные Менделем при моно - и дигибридном скрещивании), тестовый контроль умения решать задачи на законы Менделя, предусмотренные программой, решение задач на моно – и дигибридное скрещивание повышенной сложности

 

15, 16. Неполное доминирование: актуализация знаний

по теме, решение задач по теме повышенной

сложности

 

17, 18. Наследование групп крови: актуализация

знаний по теме, решение задач.

 

19, 20. Генетика пола; наследование, сцепленное с полом: актуализация знаний по теме (хромосомное и нехромосомное определение пола в природе), решение задач на сцепленное с полом наследование повышенной сложности

 

21, 22. Решение комбинированных задач.

 

23, 24. Взаимодействие генов: актуализация знаний по теме (взаимодействие аллельных и неаллельных генов), решение задач повышенной сложности на все виды взаимодействия: комплементарность, эпистаз, полимерию

 

25, 26. Рубежная диагностика: игра «Бег с барьерами». Работа над ошибками.

 

27, 28. Закон Т. Моргана: актуализация знаний (почему Т. Морган, ставя цель опровергнуть законы Г. Менделя, не смог этого сделать, хотя получил совершенно другие результаты?), решение задач на кроссинговер, составление хромосомных карт.

 

29, 30. Закон Харди – Вайнберга: лекция «Вслед за Харди и Вайнбергом, решение задач по генетике популяций.

 

31, 32. Генетика человека: актуализация знаний по теме, термины и символы, решение задач.

 

33, 34. Заключительное занятие. Итоговая диагностика: решение занимательных задач.

 

 

Контроль:

ученик получает «зачет» по итогам:

 

· выполнения контрольной работы по молекулярной биологии

· заполнения кроссворда «Генетические термины»

· выполнения заданий тестового контроля №1 и №2

· решения задач в игре «Бег с барьерами»

· выполнения итоговой контрольной работы (решения занимательных задач повышенной сложности)

 

Список использованной литературы:

· Багоцкий С.В. «Крутые» задачи по генетике» (журнал «Биология для школьников» №4 – 2005 год)

 

· Гуляев Г.В. « Задачник по генетике» (М. , «Колос», 1980г.)

 

· Жданов Н. В. «Решение задач при изучении темы: «Генетика популяций» (Киров, пед. инст., 1995г.)

 

· «Задачи по генетике для поступающих в ВУЗы» (г. Волгоград, изд. «Учитель», 1995г.)

 

· Кочергин Б. Н., Кочергина Н. А. «Задачи по молекулярной биологии и генетике» (Минск, «Народная асвета», 1982г)

 

· «Краткий сборник генетических задач» (абитуриенту Ижевского мед. института) Ижевск, 1993г.)

 

· Методическая разработка для уч-ся биологического отделения ВЗМШ при МГУ «Законы Менделя» (Москва, 1981г.)

 

· Методические указания для самостоятельной подготовки к практическим занятиям по общей генетике (Пермь, мед. инст. 1986г.)

 

· Муртазин Г. М. «Задачи и упражнения по общей биологии (Москва, 1981г.)

 

· Орлова Н. Н. «Малый практикум по общей генетике (сборник задач)» (Изд. МГУ, 1985г.)

 

· Сборник задач по биологии (учебно-методическое пособие для поступающих в мед. инст.) Киров, 1998г

 

· Соколовская Б. Х « Сто задач по молекулярной биологии и генетике» (М., 1981г.)

 

· Фридман М.В. «Задачи по генетике на школьной олимпиаде МГУ» (журнал «Биология для школьников» №2 – 2003 год)

 

· Щеглов Н. И. «Сборник задач и упражнений по генетике» (МП «Экоинвест», 1991г.)

 

 

 

Задачи по молекулярной биологии

Задачи по теме «Белки»

Необходимые пояснения:

· средняя молекулярная масса одного аминокислотного остатка принимается за 120

· вычисление молекулярной массы белков:

а

М_min = ----- · 100%

в

где М_min - минимальная молекулярная масса белка,

а – атомная или молекулярная масса компонента,

в - процентное содержание компонента

 

 

Задача №1.

Гемоглобин крови человека содержит 0, 34% железа. Вычислите минимальную молекулярную массу гемоглобина.

Решение:

М_min = 56 : 0,34% · 100% = 16471

 

 

Задача №2.

Альбумин сыворотки крови человека имеет молекулярную массу 68400. Определите количество аминокислотных остатков в молекуле этого белка.

Решение:

68400 : 120 = 570 (аминокислот в молекуле альбумина)

 

Задача №3.

Белок содержит 0,5% глицина. Чему равна минимальная молекулярная масса этого белка, если М _{глицина} = 75,1? Сколько аминокислотных остатков в этом белке?

Решение:

1) М_min = 75,1 : 0,5% · 100% = 15020

2) 15020 : 120 = 125 (аминокислот в этом белке)

 

Задачи по теме «Нуклеиновые кислоты»

Необходимые пояснения:

· относительная молекулярная масса одного нуклеотида принимается за 345

· расстояние между нуклеотидами в цепи молекулы ДНК (=длина одного нуклеотида)- 0, 34 нм

· Правила Чаргаффа:

1. ∑(А) = ∑(Т)

2. ∑(Г) = ∑(Ц)

3. ∑(А+Г) = ∑(Т+Ц)

 

Задача №4.

На фрагменте одной нити ДНК нуклеотиды расположены в последовательности: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т.

Определите процентное содержание всех нуклеотидов в этом гене и его длину.

Решение:

1) достраиваем вторую нить (по принципу комплементарности)

 

2) ∑(А +Т+Ц+Г)= 24,

из них ∑(А) = 8 = ∑(Т)

24 – 100%

8 – х%

отсюда: х = 33,4%

 

∑(Г) = 4 = ∑(Ц)

24 – 100%

4 – х%

отсюда: х = 16,6%

 

3) молекула ДНК двуцепочечная, поэтому длина гена равна длине одной цепи:

12 · 0,34 = 4,08 нм

 

Задача №5.

В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 18%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.

Решение:

1) Ц – 18% => Г – 18%

 

2) На долю А+Т приходится 100% - (18% +18%)=64%, т.е. по 32%

 

Задача №6.

В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых

нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определите: а) сколько других нуклеотидов в этой ДНК? б) какова длина этого фрагмента?

 

Решение:

1) ∑(Г)= ∑(Ц)= 880 (это 22%)

На долю других нуклеотидов приходится 100% - (22%+22%)= 56%, т.е. по 28%

Для вычисления количества этих нуклеотидов

 

составляем пропорцию 22% - 880

28% - х

отсюда: х = 1120

 

2) для определения длины ДНК нужно узнать, сколько всего нуклеотидов содержится в 1 цепи:

(880 + 880 + 1120 + 1120) : 2 = 2000

2000 · 0,34 = 680 (нм)

 

Задача №7.

Дана молекула ДНК с относительной молекулярной массой 69000, из них 8625 приходится на долю адениловых нуклеотидов. Найдите количество всех нуклеотидов в этой ДНК. Определите длину этого фрагмента.

Решение:

1) 69000 : 345 = 200 (нуклеотидов в ДНК)

8625 : 345 = 25 (адениловых нуклеотидов в этой ДНК)

∑(Г+Ц) = 200 – (25+25)= 150, т.е. их по 75.

2) 200 нуклеотидов в двух цепях => в одной – 100.

100 · 0,34 = 34 (нм)

 

 

Задачи по теме «Код ДНК»

Задача №8.

Что тяжелее: белок или его ген?

 

Решение:

Пусть х – количество аминокислот в белке,

тогда масса этого белка – 120х,

количество нуклеотидов в гене, кодирующем этот

белок – 3х

масса этого гена – 345 · 3х

 

120х < 345 · 3х

Ответ: ген тяжелее белка.

Задача №9.

Последовательность нуклеотидов в начале гена, хранящего информацию о белке инсулине, начинается так: АААЦАЦЦТГЦТТГТАГАЦ.

Напишите последовательности аминокислот, которой начинается цепь инсулина

Решение:

Генетический код

Первое основа-ние	Второе основание	Третье основа-ние
У (А)	Ц (Г)	А (Т)	Г (Ц)
У (А)	Фен Фен Лей Лей	Сер Сер Сер Сер	Тир Тир - -	Цис Цис - Три	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
Ц (Г)	Лей Лей Лей Лей	Про Про Про Про	Гис Гис Глн Глн	Арг Арг Арг Арг	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
А (Т)	Иле Иле Иле Мет	Тре Тре Тре Тре	Асн Асн Лиз Лиз	Сер Сер Арг Арг	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
Г (Ц)	Вал Вал Вал Вал	Ала Ала Ала Ала	Асп Асп Глу Глу	Гли Гли Гли Гли	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)