Подготовка учащихся к ЕГЭ по биологии. Решение задач на тему "Биосинтез белка".

Подготовка учащихся  к ЕГЭ по биологии.  Решение задач на тему «Биосинтез белка»

Цели: показать фрагмент занятия по  подготовке учащихся  к ЕГЭ по биологии,  раскрыть приёмы и методы по формированию умений решать  задания повышенного уровня сложности по молекулярной биологии, научить новому способу   применении знаний по теме «биосинтез  белка».

Дополнительные занятия по подготовке учащихся  к ЕГЭ по биологии позволяет решить следующие дидактические задачи:

-усвоить базовые и углубленные знания по предмету,

-систематизировать усвоенные знания,

-психологически настроить учащихся на атмосферу экзамена,

-обеспечить удобную образовательную среду и возможности самостоятельного выбора в поиске и использовании источников информации, то есть подготовить учащегося к экзамену в кратчайшие сроки, попутно сформировав у него массу полезных общеучебных навыков.

Средства обучения: Листки с заданиями на каждый стол.

                                                              ХОД ЗАНЯТИЯ

1.Вступление

Дополнительные занятия по подготовке учащихся  к ЕГЭ по биологии позволяет решить следующие дидактические задачи:

-усвоить базовые и углубленные знания по предмету,

-систематизировать усвоенные знания,

-психологически настроить учащихся на атмосферу экзамена,

-обеспечить удобную образовательную среду и возможности самостоятельного выбора в поиске и использовании источников информации, то есть подготовить учащегося к экзамену в кратчайшие сроки, попутно сформировав у него массу полезных общеучебных навыков.

2.Актуализация опорных знаний

1.      Где заключена запрограммированная наследственная информация о структуре белка?      

2.      Что называется геном?__________________________________________

3.      Как закодированы аминокислоты?________________________________

4.      Сколько кодов может быть у аминокислоты?_______________________

5.      Как называется свойство когда  несколько триплетов  кодируют одну аминокислоту?      

III. Применение  знаний и умений

Задача № 1. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь смысловая, нижняя транскрибируемая).

5’-ЦГААГГТГАЦААТГТ-3’

3’-ГЦТТЦЦАЦТГТТАЦА-5’

 Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, обозначьте 5’ и 3’ концы этого фрагмента и определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5’ конца соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Схема решения задачи:

1. Нуклеотидная последовательность участка тРНК (верхняя цепь по условию смысловая):

ДНК: 3’-ГЦТ-ТЦЦ-АЦТ-ГТТ-АЦА-5’

тРНК: 5’-ЦГА-АГГ-УГА-ЦАА-УГУ-3’

2. Нуклеотидная последовательность антикодона УГА (по условию третий триплет) соответствует кодону на иРНК УЦА;

3. По таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота -Сер, которую будет переносить данная тРНК.

Примечание.

1. По фрагменту молекулы ДНК, определяем нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте.

ДНК: 3’-ГЦТ-ТЦЦ-АЦТ-ГТТ-АЦА-5’

тРНК: 5’-ЦГА-АГГ-УГА-ЦАА-УГУ-3’ 

На ДНК с 3' конца строится тРНК с 5' — конца.

2. Определяем кодон иРНК, который будет комплементарен триплету тРНК в процессе биосинтеза белка.

Если третий триплет соответствует антикодону тРНК 5’- УГА-3’ , для нахождения иРНК сначала произведем запись в обратном порядке от 3’ → к 5’ получим 3’-АГУ- 5’, определяем иРНК: 5'–УЦА–3'.

3. По таблице генетического кода кодону 5'-УЦА-3' соответствует аминокислота -Сер, которую будет переносить данная тРНК.

Пояснение к строению ДНК в условии:

Двойная спираль ДНК. Две антипараллельные ( 5’- конец одной цепи располагается напротив 3’- конца другой) комплементарные цепи полинуклеотидов, соединенной водородными связями в парах А-Т и Г-Ц, образуют двухцепочечную молекулу ДНК. Молекула ДНК спирально закручена вокруг своей оси. На один виток ДНК приходится приблизительно 10 пар оснований.

Смысловая цепь ДНК — Последовательность нуклеотидов в цепи кодирует наследственную информацию.

Транскрибируемая (антисмысловая) цепь по сути является копией смысловой цепи ДНК. Служит матрицей для синтеза иРНК (информацию о первичной структуре белка), тРНК, рРНК, регуляторной РНК.

Задача №2.  Молекулы тРНК, несущие соответствующие антикодоны, входят в рибосому в следующем порядке: ГУА, УАЦ, УГЦ, ГЦА. Определите последовательность нуклеотидов смысловой и транскрибируемой цепей ДНК, иРНК и аминокислот в молекуле синтезируемого фрагмента белка. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода. При выполнении задания учитывайте, что антикодоны тРНК антипараллельны кодонам иРНК.

Решение

1. По принципу комплементарности определяем последовательность иРНК: 5’— УАЦГУАГЦАУГЦ - 3’;

2. Нуклеотидную последовательность транскрибируемой и смысловой цепей ДНК также определяем по принципу комплементарности:

5’ − ТАЦГ ТАГЦАТГЦ − 3’

3’ − АТ ГЦАТЦГТАЦГ − 5’.

3. По таблице генетического кода и кодонам иРНК находим последовательность аминокислот в пептиде: Тир-Вал-Ала-Цис.

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

1. По принципу комплементарности определяем последовательность иРНК на основе антикодонов тРНК, но сначала ориентируем антикодоны тРНК (3’→ 5’) так, чтобы они присоединялись к иРНК антипараллельно (по условию антикодоны тРНК даны в ориентации 5’→ 3’)

тРНК: 3’АУГ 5’, 3’ЦАУ 5’, 3’ЦГУ 5’, 3’АЦГ 5’

иРНК: 5’— УАЦ-ГУА-ГЦА-УГЦ - 3’

2. Нуклеотидную последовательность транскрибируемой и смысловой цепей ДНК также определяем по принципу комплементарности (на основе найденной иРНК по принципу комплементарности строим транскрибируемую ДНК, затем на её основе находим смысловую. В молекулярной генетике принято смысловую ДНК писать сверху, транскрибируему - снизу):

5’ − ТАЦ-ГТА-ГЦА-ТГЦ − 3’

3’ − АТГ-ЦАТ-ЦГТ-АЦГ − 5’.

3. По таблице генетического кода и кодонам иРНК находим последовательность аминокислот в пептиде:

иРНК: 5’— УАЦ-ГУА-ГЦА-УГЦ - 3’

белок: Тир-Вал-Ала-Цис

Задача № 3. Фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая, нижняя — транскрибируемая):

5’ − ГТЦАЦАГЦГАТЦААТ − 3’

3’ − ЦАГТГТЦГЦТАГТТА − 5’

Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи и обоснуйте свой ответ. Какие изменения могли произойти в результате генной мутации во фрагменте молекулы ДНК, если вторая аминокислота в полипептиде заменилась на аминокислоту Про? Какое свойство генетического кода определяет возможность существования разных фрагментов мутированной молекулы ДНК? Ответ обоснуйте. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Решение

1. Последовательность аминокислот в полипептиде: Вал-Тре-Ала-Иле-Асн определяется по последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК:

5’ − ГУЦАЦАГЦГАУЦААУ − 3’.

2. Во фрагменте белка вторая аминокислота Тре заменилась на Про что возможно при замене второго триплета в смысловой цепи ДНК АЦА на триплет ЦЦТ, ЦЦЦ, ЦЦА или ЦЦГ (второго кодона в РНК АЦА на кодон ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА или ЦЦГ).

3. Свойство генетического кода — избыточность (вырожденность), так как одной аминокислоте (Про) соответствует более одного триплета (четыре триплета). 

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

1. Последовательность аминокислот в полипептиде определяется по последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК:

иРНК: 5’ − ГУЦ-АЦА-ГЦГ-АУЦ-ААУ − 3’

белок: Вал-Тре-Ала-Иле-Асн

2. Во фрагменте белка вторая аминокислота Тре заменилась на Про что возможно при замене второго кодона в иРНК 5’-АЦА-3’ на кодон 5’-ЦЦУ-3’, 5’-ЦЦЦ-3’, 5’-ЦЦА-3’ или 5’-ЦЦГ-3’ → кодоны находим по таблице генетического кода

Второй триплет в смысловой цепи ДНК 5’-АЦА-3’ заменился на триплет 5’-ЦЦТ-3’, 5’-ЦЦЦ-3’, 5’-ЦЦА-3’ или 5’-ЦЦГ-3’.

дополнительно - НЕ ДЛЯ ОТВЕТА! - Скорее всего произошла мутация инверсия - хромосомная перестройка, при которой происходит поворот участка хромосомы на 180°:

иРНК: 5’ − ГУЦ-АЦА-ГЦГ -АУЦ-ААУ − 3’ → иРНК: 5’ − ГУА-ЦЦА-ГЦГ -АУЦ-ААУ − 3’

Первая аминокислота осталась той же, т.к. кодон ГУА, так же как и ГУЦ, кодирует аминокислоту вал (определяем по таблице генетического кода).

3. Свойство генетического кода — избыточность (вырожденность), так как одной аминокислоте (Про) (и вал) соответствует более одного триплета (четыре триплета).

 Подведение итогов