Презентация на тему "Молекулярная биология"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Молекулярная биология изучает механизмы хранения и передачи наследственной информации.

  Задачи по молекулярной биологии встречаются в двух основных темах: нуклеиновые кислоты,генетический код.

• 
  Слайд 2

  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 дины, массы ДНК, иРНК.
  • Определение последовательности аминокислот по таблице генетического кода.
  • Определение массы ДНК, гена, белка, количества аминокислот, нуклеотидов.
  • Комбинированные .
• 
  Слайд 3

  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, тРНКпрямые, символы нуклеотидов четкие, расположены на одной линии по горизонтали
  • цепи ДНК, иРНК, тРНКразмещать на одной строке без переноса
  • ответы на все вопросы выписывать в конце решения
• 
  Слайд 4
  
• 
  Слайд 5
  

  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
• 
  Слайд 6
  

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

  антикодонов тРНК

  • Участок цепи молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: Ц-Т-А-А-Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т-Г-А-Г. Запишите последовательность нуклеотидов иРНК.
  • Дано: ДНК Ц-Т-А-А- Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т- Г- А- Г
  • Решение: ( нуклеотиды иРНК подбираем по принципу комплементарности к ДНК : А-У, Г-Ц)
  • ДНК Ц Т А А Ц Ц А Т А Г Т Т Г А Г
  • иРНК Г А У УГ ГУА УЦ А А Ц УЦ
  • Ответ :иРНК имеет последовательность нуклеотидов Г-А-У-У-Г- Г-У-А-У-Ц-А-А-Ц-У-Ц
• 
  Слайд 7
  

  * 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 Г Ц Ц Т А Ц Т А А Г Т Ц
  • иРНК Ц Г Г А У Г А У УЦ А Г
  • тРНКГ Ц ЦУ А Ц У А А Г У Ц
  • Ответ :иРНК имеет последовательность нуклеотидов Ц Г Г А У Г А У У Ц А Г
  • антикодоны тРНКГ Ц Ц У А Ц У А А Г У Ц
• 
  Слайд 8
  

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

  иРНК.

  • В одной молекуле ДНК нуклеотидов с тимином Т -22% . Определите процентное содержание нуклеотидов с А, Г, Ц по отдельности в этой молекуле ДНК.
  • Дано: Т -22%
  • 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=22%.
  • 22+22=44% ( А+Т)
  • 100- 44 =56% (Г+Ц)
  • Так как гуанин комплементарен цитозину, то их количество тоже равно, поэтому
  • 56 : 2 =28% (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=22%.
  • следовательно 50 - 22=28% (Г, Ц, т.к. они комплементарны)
  • Ответ : А=22%, Г=28%, Ц=28%
• 
  Слайд 9
  

  Сколько содержится нуклеотидов А, Т, Г, во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 1500 нуклеотидов Ц, что составляет 30% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?

  Дано: Ц- 30% =1500 нуклеотидов

  Найти: количество нуклеотидов А, Т, Г

  Решение:

  • Так как Ц комплементарен Г и их количество равно, то Г =30%, что составляет 1500 нуклеотидов. согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100%
  • А+Г и Т+Ц по 50 % следовательно 50-30=20% (А, Т). Составим пропорцию 30% - 1500
  • 20% - ?
  • 20х1500 : 30 =1000 нуклеотидов (А, Т)
  • Ответ: во фрагменте молекулы ДНК содержится: Г=1500 нуклеотидов, А=1000 нуклеотидов, Т=1000 нуклеотидов.
• 
  Слайд 10
  

  * 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.

• 
  Слайд 11
  

  *В состав иРНК входят нуклеотиды: аденина 28%, гуанина 16%, урацила 24%. Определите процентный состав нуклеотидов в двуцепочечной молекулы ДНК, информация с которой «переписана» на иРНК

  Дано: нуклеотидов в иРНК: А-28%, У-24%, Г-16%.

  Найти: % А, Т, Ц, Г в ДНК.

  Решение:

  • Определяем процентное содержание цитозина в иРНК, учитывая, что сумма всех нуклеотидов иРНК составляет 100%:
  • 100 - ( 24+28+16) = 32% (Ц)
  • Учитывая принцип комплементарности ( А=Т, У=А, Г=Ц, Ц=Г), вычисляем процентный состав нуклеотидов цепи ДНК, с которой была списана информация на и РНК. Сумма всех нуклеотидов в двух цепях ДНК составляет 100%:
  • Т=28:2=14%, Г= 32:2=16%, А=24:2=12%, Ц=16:2=8%
  • Вторая цепочка ДНК является комплементарной первой, следовательно, в ней процентный состав нуклеотидов следующий:
  • А=14%, Ц=16%, Т=12%, Г=8%
  • В двуцепочечной ДНК процентное содержание нуклеотидов будет таким:
  • А = 12+14=26%, Т= 14+12=26%, Г=16+8=24%, Ц= 8+16=24%
  • Ответ: в двух цепях ДНК % состав нуклеотидов:Т -26%, А-26%, Г-24%, Ц-24%
• 
  Слайд 12

  *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: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
  • Ответ: 84 водородных связей.
• 
  Слайд 13

  *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
• 
  Слайд 14
  

  Число нуклеотидов в цепи ДНК равно 100. Определите длину этого участка

  • Дано: 100 нуклеотидов
  • Найти: длину участка
  • Решение: длина нуклеотида 0, 34 нм , ДНК состоит из 2-х цепей значит 50 пар нуклеотидов.
  • 50х0,34=17нм

  Ответ: 17нм

  • Число нуклеотидов в цепи и-РНК равно 100. Определите длину этого участка
  • Дано: 100 нуклеотидов
  • Найти: длину участка
  • Решение: длина нуклеотида 0, 34 нм , и-РНК состоит из одной цепи
  • 100х0,34=34нм

  Ответ: 34нм

• 
  Слайд 15

  « 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
• 
  Слайд 16
  

  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)
  • 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-Цлей, А- А-У асн.
  • Ответ :иРНКА-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
• 
  Слайд 17
  

  *Участок молекулы ДНК имеет следующее строение:

  ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА

  Определите последовательность нуклеотидов соответствующего участка иРНК. Определите последовательность аминокислот в полипептиде, синтезируемом по иРНК. Как изме­нится последовательность аминокислот в полипептиде, если в результате мутации пятый нуклеотид в ДНК будет заменён на аденин? Ответ объясните.

  • Дано: ДНК ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА
  • Найти: аминокислотную последовательность исходного белка, мутированного
  • Решение:определим иРНК по принципу комплементарности
  • ДНК ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ- ЦАА
  • иРНК ЦЦУ- УГГ-УАУ-ЦАГ-ГУУ
  • По таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность белка: про, три, тир, глн, вал
  • В результате мутации ДНК изменится , т.к. пятый нуклеотид в ДНК будет заменён на аденин
  • ДНК ГГА - ААЦ-АТА-ГТЦ- ЦАА
  • иРНК ЦЦУ- УУГ-УАУ-ЦАГ-ГУУ
  • По таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность измененного белка: про, лей, тир, глн, вал,
  • Ответ: про, три, тир, глн, вал; про, лей, тир, глн, вал, так как изменился нуклеотид в ДНК, то изменился нуклеотид иРНК, изменилась аминокислота и структура белка.
• 
  Слайд 18
  

  * Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК- матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов АТАГЦТГААЦГГАЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК.

  Дано: ДНК АТАГЦТГААЦГГАЦТ

  Найти:

  • нуклеотидную последовательность участка тРНК
  • аминокислоту, которую будет переносить тРНК

  Решение :

  • Так как тРНК синтезируются на ДНК, то построим тРНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц)
  • ДНК А Т А Г Ц Т Г А А Ц Г Г А Ц Т
  • тРНК У А У Ц Г А Ц У УГ Ц Ц У Г А
  • Третий триплет ( антикодон тРНК) ЦУУ , соответствует кодону на иРНК ГАА (по принципу комплементарности), по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота ГЛУ, которую переносить данная тРНК.

  Ответ: тРНК УАУЦГАЦУУГЦЦУГА аминокислота ГЛУ

• 
  Слайд 19
  

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

  1. Фрагмент молекулы ДНК содержит 1230 нуклеотидных остатков. Сколько аминокислот будет входить в состав белка?

  • Дано: 1230 нуклеотидов
  • Найти: количество аминокислот
  • Решение:
  • Одной аминокислоте соответствует 3 нуклеотда, поэтому 1230:3= 410 аминокислот.
  • Ответ: 410 аминокислот.

  2. Сколько нуклеотидов содержит ген, кодирующий белок из 210 аминокислот?

  • Дано: 210 аминокислот
  • Найти: количество нуклеотидов
  • Решение:
  • Одной аминокислоте соответствует 3 нуклеотда, поэтому 210х3=630 нуклеотидов
  • Ответ: 630 нуклеотидов
• 
  Слайд 20
  

  *Определите число аминокислот , входящих в состав белка, число триплетов и число нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок, если в процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК.

  Дано:30 тРНК

  Найти: число аминокислот, триплетов, нуклеотидов в гене

  Решение:

  • 1тРНК=1 аминокислоте, поэтому аминокислот 30
  • 1 аминокислоте = 1 триплету, поэтому триплетов 30
  • 1 триплет = 3 нуклеотида, поэтому 30х3=90 нуклеотидов.

  Ответ: аминокислот 30, триплетов 30, 90 нуклеотидов

• 
  Слайд 21
  

  * 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
• 
  Слайд 22

  Комбинированные задачи

  * Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты -110, а нуклеотида - 300.

  Дано:

  • 100 аминокислот,
  • молекулярная масса аминокислоты -110,
  • молекулярная масса нуклеотида - 300.
  • Найти : во сколько раз масса гена превышает массу белка.
  • Решение:
  • Так как ген - это участок ДНК, состоящий из нуклеотидов, то определим их количество: одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида ,
  • то 100х3=300 нуклеотидов.
  • Молекулярная масса белка 100х110=11000,
  • Молекулярная масса гена 300х300=90000
  • Молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка: 90000: 11000 =8 раз
  • Ответ : в 8 раз
• 
  Слайд 23
  

  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 тРНК51 молекула

  Ответ: длина ДНК 52 нм, число тРНК - 51

• 
  Слайд 24

  Энергетический обмен

  1. Подготовительный (в пищеварительном канале, лизосомах) крахмал глюкоза ( Е )

  2. Бескислородный « гликолиз» ( в цитоплазме) глюкоза 2 ПВК + 2АТФ

  3 . Кислородный «дыхание» ( в митохондриях) ПВК СО2 +Н 2О + 36 АТФ

  1 глюкоза = 38 АТФ

• 
  Слайд 25
  

  В процессе гликолиза образовалось 42 молекулы пировиноградной кислоты. Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при полном окислении?

  Дано: 42 ПВК

  Найти: кол-во глюкозы, кол-во АТФ при полном окислении.

  Решение:

  1) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием 2-х молекул пировиноградной кислоты (ПВК), следовательно, гликолизу подверглось: 42 : 2 = 21 молекула глюкозы;

  2) при полном окислении одной молекулы глюкозы (бескислородный 2АТФ и кислородный этапы 36 АТФ) образуется 38 молекул АТФ;

  3) при окислении 21 молекулы образуется: 21 х 38 = 798 молекул АТФ.

  Ответ: 21 молекула глюкозы, 798 молекул АТФ

• 
  Слайд 26

  Деление клетки

  • митоз
  • мейоз
• 
  Слайд 27
  

  Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6 .10 -9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядре при овогенезе перед началом деления, в конце телофазы мейоза I и мейоза II. Объясните полученные результаты.

  Дано:46 хромосом = масса 6 .10 -9мг

  Найти: массу ДНК: перед началом деления, в конце телофазы мейоза I и мейоза II.

  Решение:

  1)перед началом деления в процессе репликации число ДНК удваивается и масса ДНК равна 2 • 6 .10 -9 = 12. 10 -9 мг;

  2) первое деление мейоза редукционное, число хромосом становится в 2 раза меньше, но каждая хромосома состоит из двух молекул ДНК (сестринских хроматид), поэтому в телофазе мейоза I масса ДНК равна 12 . 10 -9 : 2 = 6 . 10-9 мг;

  3)после мейоза II каждое ядро в клетке содержит однохроматидные хромосомы гаплоидного набора, поэтому в телофазе мейоза II масса ДНК равна 6 . 10-9 : 2 = 3. 10-9 мг.

  Ответ:масса ДНК перед началом деления 12. 10 -9мг, в конце телофазы мейоза I - 6 . 10-9мг, в конце телофазы мейоза II - 3. 10-9 мг

• 
  Слайд 28

  Список использованной литературы