Конспект на тему Задачи по биологии

Тема «Основы цитологии»

(решение биологических задач)

Предложенные варианты биологических задач могут быть использованы учителями средних школ при изучении темы «Основы цитологии». Привлечение при решении задач сведений из курсов физики и химии облегчает усвоение основного теоретического материала.

При изучении темы «Нуклеиновые кислоты», знакомя учащихся с принципом комплементарности, можно предложить следующие задачи.

Задача1.

Дан ряд химических соединений: рибоза, дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты, азотистое основание. Определите, какие из них входят в состав ДНК, какие - в состав РНК.

Решение

Нуклеиновые кислоты - природные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Состав нуклеотида - азотистое основание, углевод и остаток фосфорной кислоты.

ДНК имеет такой химический состав: азотистое основание - дезоксирибоза - остаток фосфорной кислоты.

РНК имеет следующий состав: азотистое основание - рибоза - остаток фосфорной кислоты.

Задача 2.

Дан ряд нуклеотидов: А (адениловый), Т(тимидиловый), У (урациловый), Ц (цитозиновый). Определите, какие из них входят в состав ДНК, какие - в состав РНК.

Решение

В нуклеиновых кислотах только четыре азотистых основания:

ДНК - А,Т,Г,Ц.

РНК - А,Г,У,Ц.

Выдающийся ученый Э. Чаргафф определил, что эти нуклеотиды в нуклеиновых кислотах располагаются комплементарно, причем общее количество пуринов равно общему количеству пиримидинов:

( А+Т) + (Г+Ц) = 100% в ДНК; (А+У) + (Г+Ц) = 100% в РНК.

Задача 3.

В молекуле ДНК находится 1100 нуклеотидов с аденином, что составляет 10% от их общего числа. Определите, сколько нуклеотидов с тимином (Т), гуанином (Г), цитозином (Ц) содержится в отдельности в молекуле ДНК, и объясните полученный результат.

Решение

Тимин (Т) комплементарен аденину(А), число таких нуклеотидов равно и составляет также 1100. Общее число нуклеотидов с аденином и тимином составляет 20%, что составляет 2200 нуклеотидов.

Нуклеотиды с гуанином и цитозином комплементарны, их количество составляет в отдельности по 4400. Сумма нуклеотидов с гуанином и цитозином равна 80% (8800 нуклеотидам).

Задача 4.

Две цепи ДНК удерживаются друг против друга водородными связями. Определите число водородных связей в этой цепи ДНК, если известно, что нуклеотиды с аденином (А) - 42, с гуанином (Г) - 32 в обеих цепях. Ответ поясните.

Решение

Аденин (А) комплементарен тимину (Т) и между ними образуется две водородные связи, следовательно, между ними образуется - 42* 2=84 водородных связей.

Гуанин (Г) комплементарен цитозину (Ц) и между ними образуется три водородные связи, следовательно, между ними образуется - 32*3= 96 водородных связей.

Всего водородных связей - 84+96 =180

Задача 5.

Длина фрагмента молекулы ДНК равняется 20,4 нм. Сколько нуклеотидов в этом фрагменте?

Решение

У всех организмов кроме некоторых вирусов, молекула ДНК двухцепочная, а размер одного нуклеотида составляет 0,34 нм.

Определяем количество нуклеотидов в этом фрагменте:

20,4:0,34 =60 (нуклеотидов).

Ответ: фрагмент состоит из 60нуклеотидов.

Задача 6.

Фрагмент и - РНК гена инсулина имеет следующий состав:

УУУ-ГУУ-ГАУ-ЦАА-ЦАЦ-УУА - УГУ-ГГГ-УЦА-ЦАЦ.

Определите соотношение (А+Т) : (Г+Ц) во фрагменте названного гена.

Решение

и - РНК: УУУ-ГУУ-ГАУ-ЦАА-ЦАЦ-УУА - УГУ-ГГГ-УЦА-ЦАЦ.

Левая цепь ДНК: ААА-ЦАА-ЦТА-ГТТ-ГТГ-ААТ-АЦА-ЦЦЦ-АГТ-ГТГ.

Правая цепь ДНК: ТТТ-ГТТ-ГАТ-ЦАА-ЦАЦ-ТТА-ТГТ-ГГГ-ТЦА-ЦАЦ.

Подсчитаем количество нуклеотидов в ДНК: А =18, Т=18, Г=12, Ц=12

(А+Т): (Г+Ц)= (18+18): (12+12)=36:24

Ответ:36 (А+Т) : 24 (Г+Ц)

Наибольшую сложность для учащихся представляет изучение важнейшей реакции пластического обмена - биосинтеза белка. Развивать и конкретизировать знания о генетическом коде, способе передачи информации с ДНК на и- РНК, роли т- РНК в сборке аминокислот в молекулы белка наиболее эффективно на мой взгляд, при решении биологических задач соответствующего типа.

Задача 6.

Какую последовательность нуклеотидов имеет молекула и -РНК, которая синтезируется на участке гена с такой последовательностью нуклеотидов:

ЦТГ-ЦЦГ-ЦТТ-АГТ-ЦТТ;

ЦАЦ-ГАТ-ЦЦТ-ТЦТ-АГГ.

Решение

ДНК: ЦТГ-ЦЦГ-ЦТТ-АГТ-ЦТТ

и-РНК ГАЦ-ГГЦ-ГАА-УЦА-ГАА

АМ асп -гли -глу -сер -глу

ДНК: ЦАЦ-ГАТ-ЦЦТ-ТЦТ-АГГ

и-РНК ГУГ -ЦУА-ГГА-АГА-УЦЦ

АМ вал -лей - гли -арг - сер

Задача 7

Какую длину имеет ген, кодирующий инсулин, если известно, что молекула инсулина имеет 51 аминокислоту, а расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм?

Решение

Ген -участок ДНК, несущий информацию об инсулине. Одну аминокислоту кодируют три нуклеотида (триплет) ДНК.

Определяем количество нуклеотидов ДНК, кодирующих инсулин:

51*3=153 (нуклеотида).

Рассчитываем длину этого гена:

0,34* 153 =52,02 (нм).

Ответ: длина гена равна 52,02 нм.

При знакомстве учащихся с жизненным циклом любой клетки формируем знания о механизмах митотического цикла. Характеризуя протекание и результат митоза, обращаем внимание учащихся на главное событие интерфазы - редупликацию ДНК, на содержание хромосом в соматических и гаплоидных клетках в состояние покоя.

Задача 8.

Соматическая клетки дрозофилы содержат 8 хромосом. Как изменится число хромосом и молекул ДНК в ядре при гаметогенезе перед началом деления и в конце телофазы мейоза 1? Объясните результаты в каждом случае.

Решение.

Перед началом деления число хромосом -8, молекула ДНК -16; в конце телофазы мейоза 1 число хромосом - 4, молекул ДНК -8; перед началом деления число хромосом не изменяется , а число ДНК удвоилось за счет репликации; в телофазе мейоза 1 число хромосом и ДНК уменьшается в 2 раза, так как мейоз 1 редукционное деление.

Задача 9.

В пыльце вишни садовой 16 хромосом, шпината -6, капусты -9 хромосом. Какое количество хроматид будет у каждого из перечисленных видов в конце интерфазы мейоза?

Решение

Диплоидный набор у вишни садовой составляет 32 хромосомы, шпината -12, капусты - 18 хромосом. Каждая хромосома в конце интерфазы состоит из двух нитей, т. е. из двух хроматид. Поэтому диплоидный набор (2п) необходимо умножить на 2 (32 * 2; 12*2;

1 8*2).

Ответ: 64,24,36 хроматид.

Задача 10.

Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетке человека составляет около 6*10⁹ мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и соматической клетке перед началом митотического деления и после его окончания. Ответ поясните.

Решение

Перед началом деления в исходной клетке количество ДНК удваивается, и масса равна 2*6*10⁹= 12*10⁹ мг; после окончания деления в соматической клетке количество ДНК остается таким же, как в исходной клетке: 6*10⁹ мг; в половых клетках 23 хромосомы, т.е. в два раза меньше, чем в соматических, соответственно масса ДНК в сперматозоиде в два раза меньше и составляет 6*10⁹:2 = 3*10⁹ мг.