Задания для самостоятельной работы студентов на практическом занятии

Занятие № 2

Тема: «Биохимические основы наследственности»

 

Задания для самостоятельной работы студентов на практическом занятии

 

Задание 1. Прочитайте текст «Атомный (элементарный) состав клетки». Заполните по образцу таблицу «Биогенная классификация химических элементов».

 

В настоящее время в состав клеток входит примерно 60 химических элементов Периодической системы Д.И. Менделеева. Эти элементы называются биогенными, причем 24 из них являются обязательными и идентифицированы во всех типах клеток. По процентному содержанию в клетке химические элементы делятся на три группы: макро-, микро - и ультрамикроэлементы.

На долю макроэлементов приходится около 98% всех элементов клетки, к ним относятся водород, кислород, углерод и азот – главные компоненты всех органических соединений. В последнее время к макроэлементам стали относить калий, натрий, магний, железо, кальций, серу, фосфор и хлор, хотя их содержание в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента.

Микроэлементы в клетках и организмах содержатся в очень небольших количествах: от 0,001 до 0,000001%. Это преимущественно ионы тяжелых металлов - бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йод, бром, фтор и др. Ультрамикроэлементы - это такие элементы, концентрация которых в клетках не превышает 0,000001%. К ним относятся уран, радий, золото, ртуть, берилий, цезий, селен и др.

 

 

Таблица «Биогенная классификация химических элементов»

Тип	Группа	Название	Характеристика
Биогенные	Первоэлементы	Водород, углерод, кислород, азот   Фосфор, сера	Каркасные элементы органических молекул, возникших еще в докембрии. Составляющие большинства аминокислот   Непременные участники белковых молекул, ДНК и РНК. Создатели первичной, доклеточной жизни
Макроэлементы
Эссенциальные микроэлементы
Условно эссенциальные микроэлементы
Брэйн-элементы
Абиогенные	Нейтральные
Конкуренты
Агрессивные

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание –2 балла.

 

Задание 2. Нарисуйте схему строения ДНК.

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание –1 балл.

 

Задание 3. Нарисуйте схему строения РНК.

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 1 балл.

Задание 4. Рассмотрите рисунок (см. рис. 4), иллюстрирующий основные отличия в строении ДНК и РНК, заполните таблицу «Отличительные особенности строения и функций нуклеиновых кислот».

 

Рис. 4 Строение ДНК и РНК

 

Таблица «Отличительные особенности строения и функций нуклеиновых кислот»

Особенности	ДНК	РНК
Строения
Функции

 

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 3 балла.

 

 

Задание 5. Выполните работу «Анализ нуклеотидного состава и нуклеотидных последовательностей фрагментов молекул нуклеиновых кислот».

 

Проведение работы:

- изучите диаграммы («лестничные» схемы) (см. рис. 5), изображающие структуру трех фрагментов двухцепочечных молекул ДНК (А, В, С), каждый из которых содержит по 14 пар нуклеотидов. Стороны «лестницы» представляют сахарофосфатный «каркас», а «ступеньки» образованы парами комплементарных азотистых ос­нований (А—Т, Г—Ц). Помечены края полинуклеотидных цепочек, содержащие 5'-фосфаты.

 

А Т Г Ц

 

 

 

Рис. 5. Структура фрагментов трех условных молекул ДНК («лестничные» модели)

 

- подсчитайте общее число каждого из четырех типов нуклеотидов (А, Т, Г, Ц) и число пар А—Т и Г—Ц, имеющихся в составе фрагментов А, В и С. Определите для каждого фрагмента количе­ственные соотношения: А/Т, Г/Ц и (А + Т)/(Г + Ц).

- обратите внимание на то, что фрагменты В и С имеют одинаковый суммарный нуклеотидный состав (сравните общее число нуклеотидов каждого типа и число пар А—Т, Г—Ц в этих фрагмен­тах). Вместе с тем они различаются специфичностью чередований отдельных нуклеотидов в своих цепочках (специфичностью нуклеотидных последовательностей).

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 3 балла.

 

Задание 6. Заполните по образцу схему

«Свойства генетического кода»

 

Свойства генетического кода

 

Триплетен????

(одну аминокислоту кодирует

последовательность из

трех нуклеотидов)

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 2 балла.

 

Задание 7. Зарисуйте рисунок Биосинтез белка (см. рис. 6).

Составьте план ответа по биоситезу белка.

 

Рис. 6. Биосинтез белка

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 2 балла.

 

Задание 8. Решите задачи.

 

1. Одна из цепей молекулы ДНК имеет следующий порядок нуклеотидов: ААГГЦТЦТАГГТАЦЦАГТ. 1. Определите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи. 2. Определите последовательность кодонов иРНК, синтезированной на комплементарной цепи. 3. Определите последовательность аминокислот в полипептиде, закодированном в комплементарной цепи.

2. Считая, что средняя молекулярная масса аминокислоты около 110, а нуклеотида - около 300, определите, что тяжелее: белок или ген?

3. Нуклеиновая кислота фага имеет молекулярную массу порядка 107. Сколько, примерно, белков закодировано в ней, если принять, что типичный белок состоит в среднем из 400 мономеров, а молекулярная масса нуклеотида около 300?

4. У человека, больного цистинурией (содержание в моче большего, чем в норме, числа аминокислот) с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты информационной РНК: УЦУ, УГУ, ГЦУ, ГГУ, ЦАА, АГА, ААА. У здорового человека в моче обнаруживается аланин, серин, глутаминовая кислота и глицин. Выделение каких аминокислот с мочой характерно для больных цистинурией?

5. Первые 9 аминокислот в β-цепи инсулина: фенилаланин - валин - аспарагиновая кислота - глутамин - гистидин - лейцин - цистеин - глицин - серин. Определите один из вариантов структуры участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина.

6. В молекуле ДНК на долю цитозиновых нуклеотидов приходится 18%. Определите процентное содержание других нуклеотидов, входящих в молекулу ДНК.

7. Сколько содержится адениновых, тиминовых, гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 950 цитозиновых нуклеотидов, составляющих 20% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?

8. Исследования показали, что 34% от общего числа нуклеотидов и-РНК приходится на гуанин, 18% - на урацил, 28% - на цитозин, 20% - на аденин. Определите процентный состав азотистых оснований двухцепочечной ДНК, слепком с которой является указанная иРНК.

9. У больных серповидноклеточной анемией в 6-ом положении β-цепи молекулы гемоглобина глутаминовая кислота замещена на валин. Чем отличается ДНК человека, больного серповидноклеточной анемией, от ДНК здорового человека?

10. Фрагмент молекулы миоглобина имеет следующие аминокислоты: валин - аланин - глутаминовая кислота - тирозин - серин - глутамин. Определите один из возможных вариантов строения фрагмента молекулы ДНК, кодирующей эту последовательность аминокислот?

11. Участок молекулы белка имеет следующее строение: про - лиз - гис - вал - тир. Сколько возможных вариантов строения фрагмента молекулы ДНК кодирует эту часть молекулы белка?

12. Одинакова ли длина структурных генов у бактерии и у дрожжевой клетки, если в этих генах закодированы белки с одинаковым числом аминокислот? Ответ поясните.

13. Одна из цепей рибонуклеазы поджелудочной железы состоит из следующих 14 аминокислот: глутамин - глицин - аспарагиновая кислота - пролин - тирозин - валин - пролин - валин - гистидин - фенилаланин - аспарагин - аланин - серии - валин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи рибонуклеазы.

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

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 14 баллов.

 

Задание 9. Заполните таблицу «Белки».

Таблица «Белки»

Структура белка	Характеристика структуры	Тип связи, определяющий структуру
первичная
вторичная
третичная
четвертичная

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 2 балла.

Задание 10. Зарисуйте рисунок (см. рис. 7), иллюстрирующий структуры белковых молекул. Дополните предложения, необходимыми по смыслу словами.

 

Рис. 7. Структуры белковых молекул

 

а – это … структура. в – это … структура.

б – это … структура. г – это … структура.

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 2 балла.

 

Задание 11. Заполните таблицу «Углеводы».

Таблица «Углеводы»

Углеводы	Где содержатся	Биологическая роль	Белки-ферменты и белки-гормоны, действующие на углеводы
Моносахариды
Дисахариды
Полисахариды

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 2 балла.

 

Задание 12. Используя материал учебника и лекции, ответьте на вопросы.

 

1. В чем заключается задачи и сущность генной инженерии и биотехнологии?

2. Каким образом был получен генинженерный человеческий инсулин?

3. В чем заключается особенности генной терапии?

4. Расскажите о методах ДНК-диагностики заболеваний?

5. Участвуют ли митохондрии в биосинтезе белков клетки?

6. Взрослый человек не растет. Обязательно ли он должен получать с пищей белки или их можно заменить равноценным по калорийности количеством углеводов и жиров? Ответ поясните.

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 6 баллов.

 

Задание 13. Ответьте на задания в тестовой форме.

 

Выберите один или несколько правильных ответов:

 

1. Терминальным кодоном для трансляции является? А. АУЦ; Б. АУГ; В. ААА; Г. УГА; Д. УГЦ.

2. Фермент, «расплетающий» двойную цепочку ДНК, называется? А. протеаза; Б. липаза; В. ДНК-полимераза; Г. амилаза; Д. ДНК-топоизомераза.

3. Набор хромосом клетки называется? А. кариотип; Б. генофонд; В. фенотип; Г. генотип.

4. Свойством генетического кода не являются? А. неперекрываемость; Б. непрерывность; В. дополняемость; Г. универсальность; Д. вырожденность.

5. Информацию о структуре одного белка несёт? А. РНК; Б. триплет; В. ДНК; Г. антикодон.

6. Неорганические вещества клетки? А. вода и минеральные соли; Б. белки, жиры, углеводы; В. белки и минеральные соли; Г. нуклеиновые кислоты.

7. Кислород, углерод, водород, азот являются? А. мегаэлементами; Б. микроэлементами; В. ультрамикроэлементами; Г. макроэлементами.

8. Мономерами белков являются? А. ДНК и рРНК; Б. моносахариды; В. аминокислоты; Г. нуклеотиды.

9. Сколько видов аминокислот входит в состав белков? А. 5; Б. 10; В. 20; Г. 30.

10. Моносахаридом является? А. глюкоза; Б. сахароза; В. лактоза; Г. целлюлоза.

 

Максимальное количество баллов за выполненное задание – 10 баллов.

 

Контрольные вопросы для выявления итогового уровня знаний

По теме

 

1. Какие вещества называют нуклеиновыми кислотами? Кем были впервые описаны нуклеиновые кислоты? Каково строение нуклеотида? Какие углеводы входят в состав нуклеотида? Какие азотистые основания входят в состав нуклеотида? Какие основания называются пуриновыми и какие пиримидиновыми?

2. Какова первичная, вторичная и третичная структура ДНК? В чем суть правила Чаргаффа? В каких количественных соотношениях находятся аденин, тимин, гуанин и цитозин? Кто обнаружил двунитевое строение ДНК? Какие части нуклеотидов составляют скелетную основу ДНК? Какое взаимное расположение нуклеотидов в двойной спирали ДНК? Какие азотистые основания называют комплементарными?

3. Что называется репликацией ДНК? Как происходит репликация ДНК? Какие ферменты участвуют в репликации ДНК? Что называется репарацией ДНК?

4. Что называется геном, геномом? Назовите три основные группы генов? Перечислите и охарактеризуйте свойства гена? Что называется генетическим кодом? Назовите и охарактеризуйте свойства генетического кода?

5. Что называется транскрипцией? Что называется матричной (информационной) РНК? Перечислите виды РНК? Как называется второй этап реализации наследственной информации, начинающийся после отсоединения молекул РНК от ДНК? Что называется трансляцией? Из каких трех фаз состоит процесс трансляции? Как протекает фаза инициации, элонгации и терминации? Что называют интронами и экзонами? В чем заключается сплайсинг? Каково строение и функции рибосом?

6. Какие вещества называют белками? Назовите функции белков? Каково химическое строение белков? Что называется первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурой белка?

7. Раскройте механизм действия антибиотиков – ингибиторов синтеза нуклеиновых кислот и ингибиторов синтеза пептидной цепи?

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: