Элективный курс "Нуклеиновые кислоты" (10 класс)

Элективный курс «Нуклеиновые кислоты»

                                                                                                                               Громенко Татьяна Валентиновна,

МБОУ «Городская гимназия №1»,

                                                                                                    г.Усть - Илимск

Пояснительная записка

            В Концепции профильного обучения, утверждённой приказом Министерства образования России, обозначена необходимость создания условий для дифференциации содержания обучения. Профильные и элективные курсы – те элементы учебного плана, которые должны составить индивидуальную образовательную траекторию для учащихся старшей школы и их профилизацию. В профильном биологическом образовании следует делать акцент на наиболее современных направлениях в науке, которыми выступают молекулярная биология, молекулярная генетика.

            Элективный курс «Нуклеиновые кислоты» связан с основами этих наук и   направлен на обеспечение углубленного изучения по выбранной дисциплине, учитывая интересы и склонности учащихся. Это достигается через насыщение основного курса, изучаемого на данной ступени. Программа курса предназначена для учащихся 9 класса, ориентированных для поступления на медицинские и биологические специальности.         

            Беседы с учащимися, анкетирование убедительно свидетельствуют о том, что изучение биологии и химии нуклеиновых кислот вызывает у них большой интерес, так как знания о нуклеиновых кислотах помогают учёным решать проблемы развития новых технологических процессов, предупреждения и лечения наследственных заболеваний.  В программе на изучение темы отводится 2 часа, что недостаточно для овладения понятиями о реализации наследственной информации. Изучение нуклеиновых кислот имеет не только большое познавательное значение. Оно является инструментом, с помощью которого можно изменить природу, проникнуть в её самые сокровенные тайны.

            Открытие нуклеиновых кислот произвело настоящий переворот в представлениях о сущности жизни, о путях управления процессами обмена, о наследственной организации животных, растений и человека. Появилась возможность изучения эволюции на молекулярном уровне, что позволило осознать прошлое и оценить будущее живых организмов, в том числе и человека. Селекция, гибридизация, отбор – эти понятия получили развитее благодаря внедрению в практику научных методов познания. Исследование нуклеиновых кислот способствовали выведению новых сортов растений, новых пород животных, позволили повысить урожайность растений и производительность животных.

         Курс актуален, так как позволяет проверить готовность учащихся, к усвоению материала повышенного уровня сложности по данной теме, развивает интерес и профориентационные устремления учащихся, знакомит их с видами учебной деятельности, которые помогут учащимся при обучении в вузе, способствует формированию ключевых компетенций (исследовательских, коммуникативных, информационных).

             Новизна курса заключается в том, что наряду с углубленным изучением теоретического материала значительное место в курсе отводится решению задач, что способствует  лучшему усвоению этого важного раздела современной биологии, значительно облегчает понимание теории, наглядно иллюстрирует многообразие её применений на практике. Решение задач даёт дополнительную возможность тренировки логического мышления, что является важным элементом обучения и способствует мотивации образовательной деятельности учащихся. При этом усвоение материала становится средством эмоционального, социального и интеллектуального развития обучающихся, что обеспечивает переход от обучения к самообразованию.

             Проектные работы и рефераты, тематика которых приводится в программе, позволяют сформировать у учащихся умение самостоятельно приобретать и применять знания, а также развивать творческие способности.

            В процессе изучения темы будут использованы иллюстративные материалы Интернет – ресурсов, ресурсы компакт – дисков, содержащих информацию по теме.

Цель: дать учащимся возможность удовлетворить интерес к познанию молекулярных основ наследственности и организации жизни на химическом  уровне.

Задачи:

1. Освоить систему знаний о нуклеиновых кислотах как носителях наследственной информации.

2. Формировать научную картину мира на базе  знаний микробиологии.

3. Развивать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие  способности в процессе изучения проблем современной микробиологии, решения  задач разной сложности.

Организация работы по программе

       Для  проведения занятий по элективному курсу применяются разные формы организации и виды учебной деятельности: лекции, практические занятия, написание рефератов, докладов, сообщений с использованием различных источников информации, решение задач, тестирование, составление схем и алгоритмов для решения задач, работа с текстами, анализ источников, презентации.

       Динамику интереса к темам курса поможет проследить анкетирование на первом и последнем этапе обучения. Формами отчётности по изучению данного элективного курса могут быть: презентации, реферативные работы, доклады, самодиагностика, диагностическое тестирование.

 Пройдя данный курс, учащиеся должны:

1. Характеризовать понятия и термины, объяснять взаимосвязь между ними:

• генетическая информация, полинуклеотидная последовательность ДНК (РНК), синтез макромолекул, полипептид, белок;
• локус, хромосомы, ген, аллели, генотип, геном, плазмон;
• репликация, репарация, рекомбинация молекул ДНК, биосинтез белка;
• генетический код, триплет, кодон, антикодон, терминация, инициация;
• матричные процессы: репликация, транскрипция, трансляция;

2. Знать роль нуклеиновых кислот в реализации наследственной информации, роль генетического кода в биосинтезе белков, химическую природу гена.

     3. Объяснять:

·          почему генетический код должен быть триплетным;

·          природу комплементарности ДНК;

·          последствия изменения кода для организма;

4. Описывать:

·        реализацию генетической информации в клетке;

·        процесс репликации, транскрипции, трансляции.

5. Уметь:

·         определять комплементарную последовательность иРНК, мРНК по   цепи    ДНК;

·         сравнивать ДНК и РНК, находить черты сходства и различия;

·         пользоваться таблицей генетического кода;

·         решать типовые задачи;

·         моделировать процесс репликации ДНК и биосинтеза белка;

·         самостоятельно составлять задачи по теме;

Содержание курса

            Программа рассчитана на 16  часов.     Содержанием программы являются теоретические обобщения. Связность и систематичность содержания  в программе достигается выбором такой последовательности развёртывания материала, при котором изучение  всех последующих знаний обеспечивается предыдущими, а также прослеживанием связей  между частными и общими знаниями.  Каждый раздел представляет собой функциональный модуль, включающий: информационный материал, справочный материал, методические указания, диагностические тесты, задачи, контрольные задания, памятки по написанию рефератов, докладов, составлению проектов.

            Основой учебного модуля является информационный материал. Ему соответствуют диагностические тесты на каждый из 4 уровней усвоения материал:

    - иметь представление;

    - знать;

    - уметь пользоваться справочным материалом;

    - применять на практике.

      С помощью диагностических тестов проверяется усвоение основных понятий данной темы. Выполнение различных тестов и контрольных заданий поможет лучше запомнить и усвоить основные понятия темы и выработать умения пользоваться ими для решения задач. В процессе обучения используются схемы  и таблицы, в которые включены основные понятия и их взаимосвязь. Материалы учебного модуля направлены на то, чтобы каждый ученик не  только получил знания, но и смог успешно использовать их на практике.

Модуль 1. Строение нуклеиновых кислот

      В этом разделе рассматривается только принципиальное строение нуклеиновых кислот, так как в связи с чрезвычайной их сложностью конкретное взаимное расположение частей в составе большинства из них до сих пор остаётся неизвестным. Даётся понятие о составе нуклеотида ДНК и РНК. Рассматривается строение азотистых оснований двух классов: пиримидиновых и пуриновых. Даётся понятие об обмене нуклеиновых кислот: биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, распад нуклеиновых кислот. Решаются типовые задачи. Проводится самодиагностика и тестирование с целью проверки усвоения материала.

Модуль 2. Дезоксирибонуклеиновые и рибонуклеиновые кислоты

      Углубляются знания  о составе, первичной и вторичной структуре ДНК и РНК,  физико – химических свойствах нуклеиновых кислот. Выявляются черты сходства и различия ДНК и РНК. Формируется понятие о репликации ДНК,   трансформации и трансдукции. Даётся представление о хромосомах и хроматидах, типах хромосом. Формулируется правило Чаргаффа. Решаются задачи трёх уровней: задачи первого уровня направлены на отработку отдельных элементов теоретических знаний и умений ими пользоваться; для решения задач второго уровня необходимо знание всего теоретического материала по молекулярным основам наследственности и включают несколько элементов знаний; задачи третьего типа носят творческих характер. Типовые задачи   направлены на углубление знаний о биологической сущности нуклеиновых кислот, о локализации генов в хромосомах, матричных процессах, способствуют мотивации обучения. Проводится тестирование обучающихся, самодиагностика.

Модуль 3. Код наследственности. Понятие о гене

      В разделе формируется понятие о генетическом коде, его свойствах: триплетность, вырожденность, однозначность и универсальность. Даётся представление о гене (цистроне) как элементарной единице наследственности, возможностях его мутирования. Рассматривается экзон – интронная структура гена, его свойства, функции и классификация. Выявляются мутагены, причины и типы мутаций, их роль в возникновении наследственных заболеваний. Формируются понятия о структурных генах.   Углубляются  знания о молекулах ДНК как материальных основах наследственности. Решаются задачи. Проводится диагностическое тестирование. Обобщаются знания  по теме, проводится семинарское занятие, работа с Интернет – ресурсами и компакт – дисками. Учащиеся пишут рефераты, готовят  презентации проектов.

Система оценивания успешности прохождения курса

            В процессе изучения данного курса будет проведено входное тестирование, диагностическое тестирование, самоконтроль по темам: химия и биология нуклеиновых кислот, генетический код, реализация наследственной информации. С целью проверки приобретённых умений решаются задачи разных типов и уровней.

Тематическое планирование

№	Разделы, темы	Кол. часов	Виды деятельности	Планируемые результаты
	Строение нуклеиновых кислот	3		Предметные: знать нуклеотидный состав ДНК и РНК; физико – химические свойства нуклеиновых кислот; репликацию,   трансформацию и трансдукцию ДНК;.  строение и типы  хромосом; правило Чаргаффа; обмен нуклеиновых кислот; генетический код, его свойства; ген как элементарную единицу наследственности; мутации и типы  мутаций; причины наследственных заболеваний. уметь: устанавливать взаимосвязь строения и функций нуклеиновых кислот; применять  знания о ДНК и РНК для решения практических задач. Метапредметные: ставить учебную задачу, планировать свою деятельность, выявлять причинно -  следственные связи, определять критерии для сравнения фактов;  проводить самооценку уровня личных учебных достижений; формирование приёмов работы с источниками информации в соответствии с учебной задачей; систематизация информации; Развитие коммуникативных умений и овладение опытом межличностной коммуникации, корректное ведение диалога и участие в дискуссии, участие в работе группы в соответствии с обозначенной ролью; оценивать собственный вклад в деятельность группы
1	Состав нуклеотидов ДНК, РНК.		Обзорная лекция с презентацией. Входное тестирование.
2	Обмен нуклеиновых кислот		Работа с Интернет – ресурсами.
3	Практическая работа. Решение типовых задач		Решение типовых задач.
	ДНК, РНК	3
1.	Состав, первичная и вторичная структура ДНК, РНК. Свойства нуклеиновых кислот		Лекция. Тестирование. Самодиагностика.
2.	Строение хромосом, хроматид.		Лекция с элементами беседы. Работа в группе. Тестирование. Самодиагностика.
3.	Практическая работа. Решение типовых задач.		Решение задач.
	Код наследственности. Понятие о гене.	10
1.	Генетический код, его свойства.		Работа со словарём, таблицей генетического кода.
2.	Практическая работа. Решение типовых задач		Решение задач.
3.	Ген как элементарная единица наследственности		Работа со словарём.
4.	Мутагены, причины и типы мутаций		Групповая работа с информационным материалом. Интернет – ресурсами, подготовка к семинару.
5.	Семинарское занятие по теме «Наследственные заболевания»		Презентации, сообщения, защита рефератов
6.	Реализация наследственной информации в клетке		Работа в группе с информационным материалом.
7.	Практическая работа. Решение типовых задач		Решение задач
8.	Презентация проектов, защита рефератов.		Защита проектов, рефератов.
9.	Диагностическое тестирование
10.	Самодиагностика

Семинарское занятие по теме «Нуклеиновые кислоты»

1. Поиски вещества наследственности. Открытие нуклеиновых кислот. Модель ДНК Уотсона и Крика.
2. Опыты Гриффита,  Эвери , Мак Леода, Мак Карти с веществом наследственности.
3.  Химический состав и строение ДНК.
4. Химический состав и строение РНК, типы РНК.
5. Сходство и различие между молекулами ДНК и РНК.
6. Самокопирование нуклеиновых кислот.
7.  Природа комплементарности нуклеиновых кислот.
8. Схема образования нуклеотидов, полинуклеотидной цепи, двойной спирали.
9. Понятие о пуриновых и пиримидиновых азотистых основаниях.
10. Почему в молекуле ДНК тимин не образует соединения с цитозином, а аденин с гуанином?
11. Какие особенности ДНК обусловливают её биологические функции?
12.  Каков биологический смысл того, что первичную структуру двойной спирали ДНК поддерживают сахарофосфатные ковалентные связи, а вторичную – водородные связи
13. Что такое код наследственности, и  какова его химическая природа? Что такое кодовое число?
14.  В чём выражается однозначность  и универсальность генетического кода?
15. Как осуществляется кодирование последовательности аминокислот в молекуле белка?
16. Почему код триплетен?
17. Последствия изменения генетического кода.
18. Используйте таблицу генетического кода и составьте код для отрезка полипептидной цепочки: - фен – асп – цис – арг – фен – лей – про – вал – цис.
19. Какова химическая природа генных мутаций?
20. Какие мутации возможны? Как могут влиять генные мутации на функции белка?

Учебно – методическое обеспечение

Словарь терминов

Активатор – регуляторный белок, по свойствам противоположный репрессору, активирующий транскрипцию.

Аллель – один из нескольких вариантов гена, которые могут находиться в данном локусе хромосомы.

Антиген – чуждое для организма вещество, которое вызывает образование в организме антител.

Антитело – молекула белка группы иммуноглобулинов, образующаяся в организме человека и при попадании в него антигенов и нейтрализующая их вредное влияние.

Аутосома – неполовая хромосома клетки.

Ауксотрофные клетки – неспособные синтезировать органические вещества.

Бактериофаг – вирус, размножающийся в клетках.

Белковая инженерия – создание искусственных белков с заданными свойствами.

Белок – химера – белок, часть аминокислотной которого кодируется одним геном, а часть другим.

Вектор – полученная из плазмиды или вирусной ДНК кольцевая ДНК, способная переносить какой – либо ген от одной клетки к другой.

Гены – регуляторы – гены, кодирующие регуляторные белки, активирующие или подавляющие транскрипцию.

Гибридизация ДНК – образование в опыте двуцепочечной ДНК, комплементарные половины которой  получены из разных источников.

Гистология – наука, которая изучает развитие, строение и функционирование тканей

 многоклеточных животных и человека.

Гликозидный углерод – атом углерода, входящий в структуру гликозида.

Гормон – биологически активное вещество, выделяемое железами внутренней секреции, активно участвующее в регуляции функций организма.

Денатурация – обратимый распад двуцепочечной структуры ДНК под действием высокой температуры или щелочной реакции среды.

ДНК – лигаза – фермент, зашивающий разрывы в полинуклеотидных цепях ДНК.

ДНК – полимераза – фермент, катализирующий синтез ДНК, используя в качестве «затравки» однотяжевую ДНК.

Инициация _ процесс, обеспечивающий начало репликации ДНК, транскрипции или синтеза полипептидной цепи белка на рибосоме

Индуктор – вещество, которое, попадая в клетку, «включает» транскрипцию репрессированного гена.

Интрон – участок гена, который не несёт информации о белках.

Индуцирование – процесс, приводящий в действие какие – либо реакции, явления.

Кодон – три рядом расположенных нуклеотида в молекуле ДНК, кодирующие аминокислоту.

Комплементарность – взаимодополнение, соответствие молекул или частей, приводящее к образованию комплекса из азотистых оснований в молекуле ДНК. А – Т; Г – Ц.

Кроссинговер – обмен частями гомологичных хромосом.

Катализ – повышение скорости химических  и биохимических реакций.

Конформационная характеристика – характеристика расположения частей молекулы в пространстве.

Кроссинговер – взаимный обмен  частями между парными (гомологичными) хромосомами, в результате которого образуются новые комбинации генов.

Кофермент – органическое вещество небелковой природы, составляющее вместе с белковой частью (апоферментом) молекулу фермента.

Лабильность – изменчивость, неустойчивость.

Липопротеидный комплекс – соединение  в целое липидов и белков в крови с образование специфических частиц.

Лизис – распад клетки, вызванной разрушением её оболочки.

Мезосома – особое выпячивание цитоплазматической мембраны бактериальной клетки, соединённое с молекулой хромосомной ДНК.

Мутаген – вещество, способное вызвать изменение генетического материала.

Нуклеазы – ферменты, расщепляющие молекулы нуклеиновых кислот.

Оператор – участок ДНК, с которым специфически связывается репрессор и предотвращает транскрипцию  с соседнего промотора

Плазмиды – кольцевые молекулы ДНК, способные размножаться в клетке независимо от ядра.

Полимеразы – ферменты, способные использовать полинуклеотиды как матрицы и строить комплементарные им новые цепи.

Промотор – сигнальная последовательность ДНК, которую «узнаёт» молекула фермента РНК – полимеразы и соединяется с нею, чтобы начать транскрипцию.

Репликация – самоудвоение ДНК.

Сплайсинг – процесс удаления интронов из предшественника РНК и объединение экзонов в зрелую РНК,

Транскрипция – биосинтез РНК на матрице ДНК, осуществляющийся в процессе передачи наследственной информации.

Трансляция – синтез белковыз молекул на матрицах информационных РНК.

Трансформация – изменение наследственных свойств клетки в результате внесения  в неё генетического материала других клеток.

Фенилкетонурия – наследственное заболевание, обусловленное нарушением обмена фенилаланина (слабоумие).

Фермент – вещество белковой природы, регулирующее биохимические реакции организма.

Хромомеры – более толстые участки хромосомы, единица генетической функции.

Экзоны – части гена, в которых закодирована информация  синтезируемого белка.

Задания практикума

Первое основание	Второе основание				Третье основание
	А	Г	Т	Ц
А	Фен Фен Лей Лей	Сер Сер Сер Сер	Тир Тир - -	Цис Цис Три -	А Г Т Ц
Г	Лей Лей Лей Лей	Про Про Про Про	Гис Гис Глн Глн	Арг Арг Арг Арг	А Г Т Ц
Т	Иле Иле Иле Мет	Тре Тре Тре Тре	Асн Асн Лиз Лиз	Сер Сер Арг Арг	А Г Т Ц
Ц	Вал Вал Вал Вал	Ала Ала Ала Ала	Асп Асп Глу Глу	Гли Гли Гли Гли	А Г Т Ц

1. Изучите таблицу генетического кода и ответьте на вопросы:

      А) Сколько разных аминокислот кодируются кодонами ДНК?

      Б) Сколько разных кодонов ДНК кодируют аминокислоты?

      В) Какие аминокислоты кодируются кодонами ТГЦ, ЦАЦ, ГЦТ, АЦЦ?

      Г) Какие кодоны ДНК кодируют аминокислоты аргинин, пролин, лейцин?

      Д) Какие кодоны иРНК кодируют аминокислоты метионин, тирозин, валин, аспарагин?

      Е) Кодоны ДНК кодируют аминокислоту глицин. Какие кодоны иРНК соответствуют кодонам ДНК?

      Ж) какие аминокислоты соответствуют антикодонам ЦГУ, АЦЦ, АГУ, ГУА?

      З) Какие антикодоны соответствуют пролину, триптофану?

2. Сколькими кодонами должна быть закодирована биологическая информация, если известно, что в химическом составе клетки находится:

      А) 30 аминокислот и 4 типа нуклеотидов;

      Б) 15 аминокислот и 5 типов нуклеотидов;

      В) 25 аминокислот и 3 типа нуклеотидов;

      Г) 30 аминокислот и 5 типов нуклеотидов.

3. Сколькими кодонами может быть закодирована информация, если известно, что в составе нуклеиновой кислоты содержится:

      А) 3 вида нуклеотидов, генетический код триплетен;

      Б) 2 вида нуклеотидов, генетический код триплетен;

      В) 4 вида нуклеотидов, генетический код диплетен;

      Г) 5 видов нуклеотидов, генетический код диплетен.

4. Определите, что тяжелее: белок инсулин, в состав которого входит 51 аминокислотный остаток, или кодирующий его ген. Известно, что средняя молекулярная масса аминокислоты равна 110, нуклеотида – 300.

5. Определите молекулярную массу гена, состоящего из 450 триплетов.

6. определите молекулярную массу  молекулы белка, синтез которого контролируется геном, состоящим из 501 нуклеотида.

7. Определите процентное содержание  нуклеотидов в молекуле ДНК, если в составе содержится:

      А) 23% гуаниловых нуклеотидов;

      Б) 16 % адениловых нуклеотидов;

      В) 10 % цитидиловых нуклеотидов;

      Г) 20 % тимидиловых нуклеотидов.

8. Определите процентное содержание нуклеотидов в молекуле ДНК, если в соответствующих им участках иРНК содержится:

      А) 30% адениловых, 10% цитидиловых, 20% гуаниловых нуклеотидов

      Б) 40% уридиловых, 24% цитидиловых, 8% адениловых нуклеотидов;

      В) 28% уридиловых, 16% цитидиловых, 25% адениловых нуклеотидов

      Г) 44% цитидиловых, 17% уридиловых, 21%, гуаниловых нуклеотидов

Типовые задачи по молекулярной биологии

Тип 1. Редупликация ДНК

1.          Одна из цепочек молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГТАЦЦГАЦТАЦТЦГАТТТАЦ… какую последовательность нуклеотидов имеет комплиментарная цепь ДНК?

2.          Укажите порядок следования нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся  путём самокопирования цепочки: ЦАЦЦГТАЦАГААТЦГЦТГАТ…

3.          В лаборатории исследован участок одной из цепочек молекулы ДНК. Оказалось, что он состоит из 20 мономеров, которые расположены в такой последовательности: ГТГТААЦГАЦЦГАТАЦТГТ… Что можно сказать о строении соответствующего участка комплиментарной цепи?

4.          Напишите последовательность нуклеотидов ДНК, комплиментарной следующей цепочке: АГГЦЦТАГГЦТААТАГЦЦГТ…

5.          Молекула ДНК распалась на две цепочки. Одна из них имеет строение: ТАГАЦТГГТАЦАГТГГТГА… Какое строение имеет вторая молекула ДНК после редупликации?

6.          перечисляем ряд химических соединений: рибоза, дезоксирибоза, фосфорная кислота, азотистое основание. Определите: а) какие из них входят в химический состав нуклеотидов РНК;   б) какие из них входят в состав нуклеотидов ДНК.

7.          Перечисляем нуклеотиды: адениловый, тимидиловый, урациловый, гуаниловый. Определите, какие из них входят в состав ДНК.

8.          На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности: А – А – Г – Т – Ц – Т – А – Ц – Г – Т – А – Т.  Написать комплементарную цепь. Каким свойством ДНК вы руководствовались? Какова длина этого фрагмента ДНК (длина  нуклеотида составляет 0,34 нм). Сколько в % содержится нуклеотидов  в этой цепи.

       Решение.

        а) А – А – Г – Т – Ц – Т – А – Ц – Г – Т – А – Т

            Т – А – Ц – А – Г – А – Т – Г – Ц – А – Т – А

         б) принципом комплементарности А – Т; Г – Ц;

         в) Молекула ДНК двухцепочечная, поэтому её длина равна длине одной                  цепи, а каждый нуклеотид в ней занимает 0,34 нм; следовательно, 12          нуклеотидов имеют длину 12 х 0,34 нм = 4.08 нм

         г) всего в 2 цепях 24 нуклеотида, из них А = 8 (33,4%), Т = 8 (33,4%),

        Г = 4 (16,6%), Ц = 4 (16,6 %).

9.     Макромолекула ДНК до редупликации имеет массу 10 мг и обе её цепи        содержат меченые атомы фосфора. Определить: а) какую массу будет    иметь продукт редупликации, почему?  б) в скольких и каких цепях                            дочерних молекул ДНК не будут содержаться  меченые атомы фосфора      и почему.

         Ответ: а) 20 мг; б) в одной цепи, той, которая синтезируется на матрице       вновь из свободных нуклеотидов; так же и во второй дочерней молекуле      ДНК.

Тип 2. Декодирование молекул ДНК

1. С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован следующей последовательностью нуклеотидов: АЦГЦЦЦАТГЦЦГГГ? Каким станет начало цепочки аминокислот синтезируемого белка, если под влиянием облучения седьмой нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК?
2. Участок гена имеет следующее строение: ЦГГЦГЦТЦАААТЦГТ… Укажите строение соответствующего участка того белка, информация о котором содержится в дано гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвёртого нуклеотида?
3. Дана последовательность нуклеотидов участка гена: А – А – Т – Т – Т – Г – Ц – Ц – А – Ц – А – А – Т – Г – Ц – А – А – Т. Последовательность каких аминокислот закодирована в этом участке гена?
4. Известен фрагмент полипептидной цепочки: ала – ала – цис – глю – ала – тир – мет – арг – Лиз – фен. Определите последовательность нуклеотидов участка гена, несущего информацию для указанной полипептидной цепи.

Тип 3. Состав и структура ДНК

1.      В одной молекуле ДНК гуаниновый нуклеотид (Г) составляет 13% от общего числа нуклеотидов. Определите процентный состав остальных нуклеотидов.

2. В молекуле ДНК содержится 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего количества нуклеотидов этой ДНК. Определите: а) сколько содержится других нуклеотидов в этой молекуле ДНК;  б) какова длина ДНК.

      Решение. Нужно исходить из того, что на основе принципа     комплементарности (А + Т) + (Г + Ц) = 100%. а) Определяем количество            цитидилового нуклеотида: Г = Ц = 880, или 22%; б) на долю других        нуклеотидов (А + Т) = приходится 100% - (22 + 22) = 56%; в) для       вычисления количества этих нуклеотидов составляем пропорцию: х = (56       + 880) : 22 = 2240;

      2240 : 2 = 1120 А, столько же Т; Всего 880 + 880 + 1120 + 1120 = 4000          нуклеотидов;

      Вычисляем длину ДНК. Для этого определяем, сколько нуклеотидов            содержится в одной цепи: 4000 : 2 = 2000; длина цепи составляет 2000 х            0,34 нм = 680 нм. Такова длина фрагмента ДНК.

      Ответ. а) Г = Ц = по 880; А = Т = по 1120; б) 680 нм.

3. Сколько и каких видов свободных нуклеотидов потребуется при редупликации молекулы ДНК, в которой количество А = 600тыс., Г = 2400?
4. Даны фрагменты одной цепи молекулы ДНК:

      А) ТАТЦГТГГААЦ …

      Б) ГЦГАТААГЦЦГАТ …

      В) АГЦЦГГГААТТА …

      Г) ЦАААТТГГААЦГГГ …

      Определить: а) содержание в % каждого вида нуклеотидов; б) длину            ДНК;  в) структуру второй цепи ДНК.

5. Дана молекула  ДНК с молекулярной массой 69000, из неё 8625           приходится на долю адениловых нуклеотидов.         Сколько нуклеотидов          содержится по отдельности ? Какова длина этой молекулы?

      Решение. а) 69000 : 345 = 200 нуклеотидов в ДНК; б) 8625 : 345 = 25 А в      этой ДНК; в) на долю Г + Ц приходится  200 – (25 А + 25 Т) = 150    нуклеотидов или 150 : 2 = 75; г) 200 нуклеотидов в двух цепях: 2 х 100 = 200; длина ДНК составляет 100 х 0, 34 нм = 34 нм.

      Ответ: а) А = Т по 25; Г = Ц по 75; б) 34 нм.

6. По мнению учёных, общая длина всех молекул ДНК в ядре одной половой клетки человека составляет примерно 102 см. Сколько всего пар             нуклеотидов содержится в ДНК одной клетки?

      Ответ 3 млрд. пар.

7. Чему равна  (в мм) общая длина молекул ДНК:

      а) одного фага 9 в нём всего 200 тыс. пар нуклеотидов); б) одной       бактерии  (нуклеотидов в 100 раз больше, чем у фага); в) одной гаметы           дрозофилы (в ядре 200 млн. пар нуклеотидов). Сравните общую длину             молекул ДНК вируса, бактерии, мухи. Объясните, какая существует       взаимосвязь между количеством  нуклеотидов в ДНК и степенью      сложности организма. Чем объяснить, что, несмотря на различие в длину          молекул ДНК, структура и состав  ДНк всех организмов в основном одинаковы?

8.  Перечисляем ряд химических соединений, входящих в состав клетки:

    А – нуклеотид                                                              М - белки

    Б – аминокислота                                                         Н – фосфорная кислота

    В – АТФ                                                                        П - рибоза

    Г – одно из азотистых оснований                              Р - дезоксирибоза

    Д – азотистое основание аденин (А)                         С - глюкоза

          Е  - нуклеотид адениловый                                        Т – нуклеотид цитозиловый                

          Ж – нуклеотид тимидиловый                                    У - липиды

          И – нуклеотид гуаниловый                                       Ф – 3 мол. фосфорной кислоты

            К – нуклеотид урациловый

            1. Какое из перечисленных соединений относится к мономерам белка?

            2. Как называется мономер ДНК?

            3. Какие нуклеотиды образуют РНК?

            4. Какие соединения входят в состав нуклеотида ДНК?

            5. Какие нуклеотиды образуют ДНК?

            6. Какие соединения входят в состав нуклеотида РНК?

            7. Какие соединения входят в состав АТФ?

            8. Каким мономером  отличается ДНК от РНК?

Самодиагностика по теме «Нуклеиновые кислоты»

1. Молекулы ДНК обладают видовой специфичностью, т.е. различаются у организмов разных видов. Чем обусловлена видовая специфичность молекул ДНК?
2. Молекулы ДНК состоят из четырёх типов нуклеотидов, но многообразие молекул ДНК бесконечно. Объясните это явление.
3. В основе строения молекул ДНК лежит принцип комплементарности. Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав: А – А – Т – Г – Ц – Ц – Т – Г – А. Постройте комплементарную цепь. Подсчитайте общее количество нуклеотидов в полученном отрезке молекулы ДНК.

5*. Дайте сравнительную характеристику молекул мРНК и тРНК. Выявите       черты сходства и различия.

4. Молекулы ДНК способны удваиваться. Объясните, как происходит удвоение молекулы ДНК. Какой принцип лежит в основе удвоения молекулы ДНК?
5. Заполните таблицу.

Признаки	ДНК	РНК
Структура молекулы
Виды нуклеотидов
Строение нуклеотидов
Содержание в клетке
Локализация в клетке
Функции

На основании данных таблицы выявите сходство и различие в строении молекул ДНК и РНК.

6. Участок гена имеет следующий состав оснований: ТГТТЦГЦАГГАА. Определите, как изменится аминокислотный состав соответствующего ему полипептида, если под влиянием ионизирующей радиации выбит:

      А) десятый нуклеотид;

      Б) четвёртый нуклеотид;

      В) первый нуклеотид;

      Г) последний нуклеотид.

7. Участок гена имеет следующую последовательность оснований: АУУТГГЦТА. Как изменится аминокислотный состав соответствующего ему полипептида, если:

      А) третий нуклеотид заменится адениловым;

      Б) шестой нуклеотид заменится тимидиловым;

      В) восьмой нуклеотид выпадает;

      Г) Второй и шестой нуклеотиды поменяются местами;

      Д) произойдёт удвоение второго нуклеотида.

8. Участок гена имеет следующую последовательность оснований: АТАГЦТГГА. Приведите пример изменения указанной последовательности нуклеотидов, при которой полностью изменится аминокислотный состав соответствующего ему полипептида.

9. Участок гена, кодирующий полипептид, имеет в норме следующий состав  оснований: ЦГГЦАЦЦГАЦТА. Во втором кодоне произошла замена нуклеотида, но первичная структура полипептида при этом не изменилась. Как это можно объяснить?

10. Определите состав нуклеотидов в антикодоне тРНК, участвующих в трансляции фрагмента белка, закодированного указанными последовательностями оснований ДНК:

      А) АЦТТГГАГЦ;

      Б) АЦЦТАГАГЦ;

      В) ГЦТПТАККН.

11.  Сколько белков длиной в 100 аминокислотных остатков возможно построить из 20 аминокислот?

12.   

Итоговое тестирование

Тест 1

1. Заполните пропуски в тексте:

      В клетке имеется  ______ типа нуклеиновых кислот _______ и _______. Эти биополимеры состоят из _______________ , называемых ____________ .

Каждый нуклеотид состоит из _________ компонентов. В состав ДНК входят следующие азотистые основания ___________ , __________ , _________ , __________ . РНК содержит азотистые основания _________ , _________ , __________ , ___________ .

2. В каком случае правильно указан состав нуклеотидов ДНК?

      а) рибоза, остаток фосфорной кислоты, тимин

      б) фосфорная кислота, урацил, дезоксирибоза

      в) остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин

      г) остаток фосфорной кислоты, рибоза, гуанин

3. Если цепь ДНК представляет собой последовательность нуклеотидов

      ААТ – ГЦГ – ТГГ – ЦТА – ЦЦЦ, то как будет выглядеть         комплементарная ей цепь?

5. Порядок расположения нуклеотидов в молекуле ДНК определяет:

      а) вторичную и третичную структуру белка

      б) первичную структуру белка

      в) четвертичную структуру белка

      г) все структуры белка

5. Какую функцию выполняет информационная РНК?

      а) перенос аминокислот на рибосомы

      б) снятие и перенос информации с ДНК на рибосомы

      в) формирование рибосом

      г) все перечисленные функции

Тест 2.

1. Заполните пропуски в тексте.

      Две цепи молекулы ДНК обращены друг к другу __________ _________ .

Цепи по всей длине удерживаются  ___________ _____________ , причём, напротив нуклеотида А всегда стоит нуклеотид  ____ , а напротив нуклеотида Г нуклеотид ____ . Этот принцип называется _______________ .

Последовательность ______________ в молекуле ДНК определяет последовательность ______________ в молекуле белка. Таким образом ДНК   является  ____________ __________________ _______________ .

2. Мономерами нуклеиновых кислот являются :

      а) азотистые основания

      б) дезоксирибоза и рибоза

      в) азотистые основания и фосфорные группы

      г) нуклеотиды

3. Какую функцию не выполняет РНК эукариот?

      а) хранение информации

      б) передача информации

      в) транспорт аминокислот

      г) определение структуры белка

4. Последовательность нуклеотидов в молекуле и РНК: УАА - ЦГГ - ААЦ ) ГАУ. Написать последовательность нуклеотидов комплементарной цепи ДНК.

5. Прочная химическая связь в молекуле ДНК возникает между

       а) нуклеотидами

       б) дезоксирибозами соседних нуклеотидов

       в) остатками фосфорной кислоты и сахара соседних нуклеотидов

       г) азотистыми основаниями комплементарных цепей

Тест 3*

1. Если цепь ДНК содержит 28% нуклеотидов А, то чему равно количество нуклеотидов Г?

       а) 28?

      б) 14?

       в) 22%

      г) 44%

2. Какая из гипотез в большей степени подтверждает, что ДНК является генетическим материалом клетки?

      а) ДНК состоит из 4 типов нуклеотидов, поэтому способна хранить               информацию

      б) в соматических клетках количество ДНК вдвое больше, чем в гаметах

      в) у каждой особи ДНК индивидуальна по своей нуклеотидной          последовательности

      г) азотистых оснований Т примерно столько же, сколько оснований А.

3. Какая из молекул РНК самая длинная?

      а) т РНК

      б) р РНК

      в) и РНК

4. В каком случае правильно названы все отличия иРНК от ДНК?

      а) одноцепочечная, содержит дезоксирибозу, хранит информацию

      б) двуцепочечная, содержит рибозу, передаёт информацию

      в) одноцепочечная, содержит рибозу, передаёт информацию

      г) двуцепочечная, содержит дезоксирибозу, хранит информацию

5. В реакцию с аминокислотами вступает:

      а) тРНК

      б) иРНК

      в) тРНК

      г) ДНК

Диагностическое тестирование

№	Содержание	иметь представление	знать	применять на практике	работать со справочной литературой, интернет - ресурсами
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.	Дать определение понятия «Комплементарность» Объяснить, что входит в состав нуклеотида. Составить фрагмент молекулы ДНК. Дать определение понятия «Ген». Доказать, что нуклеиновые кислоты – биополимеры Объяснить, какова природа комплементарности? Назвать функции ДНК Дать определение понятия «Генетический код» Сформулировать основные свойства кода. Назвать составные части  нуклеотида. Перечислить виды РНК Объяснить, чем отличается  состав нуклеотидов ДНК от РНК? Дать определение понятия «Редупликация». Составить план ответа по теме «Химия и биология нуклеиновых кислот» Сформулировать правило Чаргаффа. Объяснить, что лежит в основе комплементарности? Пользуясь таблицей кода определить аминокислотный состав белка: ААА – АГУ – ГГГ – ЦГА. Определить % содержание нуклеотидов в ДНК, если Г=25% Дать определение понятий «Транскрипция, трансляция, инициация, терминация». Доказать, что ген – неделимая единица функции. Как доказать, что за синтез триптофана отвечает несколько генов? Как осуществляется самокопирование ДНК? Объяснить, в чём проявляется однозначность и универсальность кода?

Тематика рефератов, проектов, презентаций

1. Опыты Гриффита, О.Эйвери с пневмококками.
2. Опыты А.Херши и М.Чейза с кишечной палочкой и фагами.
3. Опыты Х.Френкеля  с вирусом табачной мозаики.
4. Процесс трандукции.
5. Процесс трансформации.
6. Идентичность химического состава ДНК у особей отдельных видов.
7. Количество ДНК в соматических клетках и гаметах.
8. Власть над геном.
9. Наследственность и наследственные заболевания.
10. Генетика и медицина.
11.  Генная инженерия и практическая микробиология.
12. Генная инженерия сельскому хозяйству.
13. Генная инженерия – опасения и надежды.
14. Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка.

Список литературы

Для учителя

     1. Беркинблит М.Б. Почти 200 задач по генетике. М.: МИРОС, 1992.

     2. Ватти К.В., Тихомирова М.М. Руководство к практическим занятиям по генетике - М.: Просвещение, 1979.

     3. Дикарёв С.Д. Генетика. Сборник задач. М., «Первое сентября» 2002.

     4. З.С.Киселёва., А.Н.Мягкова. Генетика. М.:  «Просвещение», 1997.

     5. Муртазин Г.М. Задачи и упражнения по общей биологии. М.:  «Просвещение», 1981.

     6. Соколовская Б.Х. Задачник по генетике. Новосибирск.: Издательство «Наука» 1968. М.: Центр РСПИ, 1992.

     7. Скокова А.А. Сборник задач по генетике. Рязань.: Горизонт, 1993.

Для учащихся

1. Р.Л.Берг, С.Н. Давиденко. Наследственность и наследственные заболевания.  Ленинград, Издательство «Наука», 1971.
2. А.А.Богданов Б.М.Мельников «Власть над геном». М.:»Просвещение», 1989.
3. Г.Н.Лернер. Общая биология. Издательство «Аквариум», 2000.
4. М.П.Шерстёв, О.С. Комаров. Химия и биология нуклеиновых кислот. М.: Просвещение,1990.

5   (http://ru.wikipedia.org/wiki/Нуклеиновые кислоты, наследственные      заболевания;

http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/118/848.htm; http://www.medbiol.ru/medbiol/biology_sk/00063e4c.htm