Лабораторная работа "Решение элементарных задач по молекулярной биологии" для обучающихся 11 класса

Лабораторная работа №6

Решение элементарных задач по молекулярной биологии.

Цель. Научиться применять полученные знания для построения комплементарных последовательностей нуклеотидов в нуклеиновых кислотах и определения качественного и количественного состава молекул нуклеиновых кислот.

Оборудование и материалы: инструктивная карточка с заданиями.

Ход работы

Рассмотрим и решим предложенные задачи:

Задача 1.

Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

ЦАА-ТГЦ-АЦА-ГЦТ-ТАТ. Какую последовательность нуклеотидов будет иметь комплементарная этому фрагменту смысловая цепь ДНК? Укажите штрих-концы обоих цепей.

Задача 2.

Фрагмент одной из цепей ДНК имеет такой нуклеотидный состав: ТАГ-ГТЦ-ЦЦА-АТЦ.

Сколько водородных связей связывают этот фрагмент со второй цепью ДНК?

Задача 3.

Кодирующий фрагмент ДНК имеет такой нуклеотидный состав: ГГА-ТЦТ-ЦАТ-ГЦА-ЦГТ.

Какой фрагмент иРНК будет транскрибирован с данного фрагмента ДНК?

Задача 4.

Во фрагменте двойной цепочки ДНК 36 гуаниловых нуклеотидов, что составляет 24% от всех нуклеотидов фрагмента ДНК. Вычислите процентный состав и количество других нуклеотидов в этом фрагменте ДНК.

Задача 5.

Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с

аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.

Задача 6.

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

Задача 7.

Гликолизу подверглось две молекулы глюкозы, окислению только одна. Определите количество образованных молекул АТФ и выделившихся молекул углекислого газа при этом.

Вывод: при решении задач №1-5 мы пользовались правилом .…. и правилом ….. . Правило комплементарности гласит: ………… . Правило Чаргаффа выражается следующими соотношениями: ………… . Для решения задач №6-7 мы пользовались уравнением …….

ОТВЕТЫ

к задачам 5-7

ЗАДАЧА 5. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.

РЕШЕНИЕ. Согласно принципу комплементарности во второй цепи ДНК содержится нуклеотидов: А - 100, Т - 300, Г - 200, Ц – 150. В двух цепях ДНК содержится нуклеотидов: А 300+100=400, значит Т =А= 400; Ц = 200+150=350, значит Г= Ц=350. Информацию о структуре белка несет одна из двух цепей, число нуклеотидов в одной цепи ДНК 300 + 100 + 150 + 200 = 750, поскольку одну аминокислоту кодирует 3 нуклеотида, поэтому в белке должно содержаться 750 : 3 = 250 аминокислот.

ОТВЕТ: 250 аминокислот.

ЗАДАЧА 6. В процессе гликолиза образовалось 42 молекулы пировиноградной кислоты. Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при полном окислении?

РЕШЕНИЕ. При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием 2-х молекул пировиноградной кислоты (ПВК), следовательно, гликолизу подверглась 21 молекула глюкозы (42:2=21). При полном окислении одной молекулы глюкозы (бескислородный и кислородный этапы) образуется 38 молекул АТФ. При окислении 21 молекулы образуется: 21 х 38 = 798 молекул АТФ. ОТВЕТ: 798 молекул АТФ.

ЗАДАЧА 7. Гликолизу подверглось две молекулы глюкозы, окислению только одна. Определите количество образованных молекул АТФ и выделившихся молекул углекислого газа при этом.

Решение:

Для решения используем уравнения 2 этапа (гликолиза) и 3 этапа (кислородного)энергетического обмена. При гликолизе одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, а при окислении 36 АТФ. По условию задачи гликолизу подверглось 2 молекулы глюкозы: 2∙2=4, а окислению только одна. 4+36=40 АТФ. Углекислый газ образуется только на 3 этапе, при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 6 СО2 Ответ: 40 молекул АТФ; СО2.- 6