Реализация наследственной информации в клетке

Балакирева Арина Сергеевна
Учитель биологии МБОУ «Псковская инженерно-лингвистическая гимназия»
/ 02
Победитель муниципального этапа Всероссийского конкурса «Учитель года – 2014»
Призёр регионального этапа Всероссийского конкурса «Учитель года – 2014»
Победитель конкурса лучших учителей РФ, ПНПО (2016)
Автор статей о методике преподавания биологии

Центральная догма биологии
Информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении
/ 04

Центральная догма биологии
Информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении
/ 04

Принцип комплементарности
/ 05

Принцип антипараллельности
/ 06
5, - конец
3, - конец
5, - конец
3, - конец

Таблица генетического кода
/ 07

Решение задач на тему «Реализация наследственной информации в клетке»
Алгоритм решения задачи № 1

Задача 1
ДНК:
Смысловая цепь:
5, - Г Т Ц А Ц А Г Ц Г А Т Ц А А Т – 3,
Транскрибируемая цепь:
3, - Ц А Г Т Г Т Ц Г Ц Т А Г Т Т А – 5,
Определите
последовательность аминокислот
изменения во фрагменте молекулы ДНК
свойство генетического кода
/ 09

Алгоритм решения задачи
Определить:
Последовательность аминокислот, обосновать своё решение
Решение:
ДНК:5, - Г Т Ц А Ц А Г Ц Г А Т Ц А А Т – 3,
3, - Ц А Г Т Г Т Ц Г Ц Т А Г Т Т А – 5,
И-РНК: 5, - Г У Ц А Ц А Г Ц Г А У Ц А А У – 3,
/ 10

Алгоритм решения задачи
Определить:
Последовательность аминокислот, обосновать своё решение
Решение:
ДНК:5, - Г Т Ц А Ц А Г Ц Г А Т Ц А А Т – 3,
3, - Ц А Г Т Г Т Ц Г Ц Т А Г Т Т А – 5,
И-РНК: 5, - Г У Ц А Ц А Г Ц Г А У Ц А А У – 3,
Полипептид: Вал–Тре–Ала–Иле–Асн
/ 11

Алгоритм решения задачи
Определить:
2. Какие изменения могли произойти в результате генной мутации во фрагменте молекулы ДНК, если вторая аминокислота в полипептиде заменилась на аминокислоту Про?
/ 12

Алгоритм решения задачи
Определить:
2. Какие изменения могли произойти в результате генной мутации во фрагменте молекулы ДНК, если вторая аминокислота в полипептиде заменилась на аминокислоту Про?
Решение:
Аминокислоте Тре соответствует кодон АЦА
Аминокислоте пролин (Про) соответствуют кодоны и-РНК ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ
/ 12

Алгоритм решения задачи
Определить:
2. Какие изменения могли произойти в результате генной мутации во фрагменте молекулы ДНК, если вторая аминокислота в полипептиде заменилась на аминокислоту Про?
/ 13

Алгоритм решения задачи
Определить:
2. Какие изменения могли произойти в результате генной мутации во фрагменте молекулы ДНК, если вторая аминокислота в полипептиде заменилась на аминокислоту Про?
Решение:
И-РНК (возможно): ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ
В транскрибируемой цепи ДНК триплет – ТГТ – мог поменяться на: ГГА, ГГГ, ГГТ, ГГЦ
В смысловой цепи ДНК триплет – АЦА мог поменяться на: ЦЦТ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ
/ 13

Алгоритм решения задачи
ДНК:
Смысловая цепь
5, - Г Т Ц А Ц А Г Ц Г А Т Ц А А Т – 3,
Транскрибируемая цепь:
3, - Ц А Г Т Г Т Ц Г Ц Т А Г Т Т А – 5,
ЦАГ, ЦАТ – валин
ТГТ – треонин
ГГТ – пролин
/ 14

Алгоритм решения задачи
Определить:
Какое свойство генетического кода определяет возможность существования разных фрагментов?
Решение:
Свойство избыточность или вырожденность – одну аминокислоту кодирует несколько триплетов.
/ 15

Решение задач на тему «Реализация наследственной информации в клетке»
Алгоритм решения задачи № 2

Задача 2
ДНК
Смысловая цепь:
5, - А А Т Г Ц Г Т А А Ц Г А Ц Г Т Т Т Ц Г– 3,
Транскрибируемая цепь:
3, - Т Т А Ц Г Ц А Т Т Г Ц Т Г Ц А А А Г Ц– 5,
Определите:
Последовательность аминокислот, объясните
При ответе учитывайте, что полипептидная цепь начинается с аминокислоты Мет.
/ 17

Алгоритм решения задачи
Решение:
ДНК: 5, - А А Т Г Ц Г Т А А Ц Г А Ц Г Т Т Т Ц Г– 3,
3, - Т Т А Ц Г Ц А Т Т Г Ц Т Г Ц А А А Г Ц– 5,
И-РНК: 5, - А А У Г Ц Г У А А Ц Г А Ц Г У У У Ц Г – 3,
/ 18

Алгоритм решения задачи
Решение:
ДНК: 5, - А А Т Г Ц Г Т А А Ц Г А Ц Г Т Т Т Ц Г– 3,
3, - Т Т А Ц Г Ц А Т Т Г Ц Т Г Ц А А А Г Ц– 5,
И-РНК: 5, - А А У Г Ц Г У А А Ц Г А Ц Г У У У Ц Г – 3,
Аминокислоте Мет соответствует кодон АУГ на и-РНК
Кодону АУГ соответствует триплет ТАЦ на транскрибируемой ДНК.
/ 19

Алгоритм решения задачи
Решение:
ДНК: 5, - А А Т Г Ц Г Т А А Ц Г А Ц Г Т Т Т Ц Г– 3,
3, - Т Т А Ц Г Ц А Т Т Г Ц Т Г Ц А А А Г Ц– 5,
И-РНК: 5, - А А У Г Ц Г У А А Ц Г А Ц Г У У У Ц Г – 3,
Полипептид: мет-арг-асн-асп-вал-сер
/ 20

Решение задач на тему «Реализация наследственной информации в клетке»
Алгоритм решения задачи № 3

Задача 3
ДНК:
Смысловая цепь:
5, - А Т Ц Г Ц Г А Т Ц Г Ц А Т Г А– 3,
Транскрибируемая цепь:
3, - Т А Г Ц Г Ц Т А Г Ц Г Т А Ц Т– 5,
Определите:
нуклеотидную последовательность участка т-РНК,
аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК
третий триплет соответствует антикодону т-РНК.
/ 22

Алгоритм решения задачи
1. Установите нуклеотидную последовательность участка т-РНК, который синтезируется на данном фрагменте
ДНК: 5, - А Т Ц Г Ц Г А Т Ц Г Ц А Т Г А– 3,
3, - Т А Г Ц Г Ц Т А Г Ц Г Т А Ц Т– 5,
т-РНК: 5, - А У Ц Г Ц Г А У Ц Г Ц А У Г А – 3,
/ 23

Алгоритм решения задачи
2. Определите аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК.
ДНК: 5, - А Т Ц Г Ц Г А Т Ц Г Ц А Т Г А– 3,
3, - Т А Г Ц Г Ц Т А Г Ц Г Т А Ц Т– 5,
т-РНК: 5, - А У Ц Г Ц Г А У Ц Г Ц А У Г А – 3,
Антикодон т-РНК 5, - А У Ц- 3,
Кодон и-РНК: 3, - У А Г - 5,
/ 24

Алгоритм решения задачи
2. Определите аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК.
Антикодон т-РНК 5, - А У Ц- 3,
Кодон и-РНК: 3, - У А Г - 5,
Кодон и-РНК: 5, - Г А У - 3,
/ 25

Алгоритм решения задачи
2. Определите аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК.
Антикодон т-РНК 5, - А У Ц- 3,
Кодон -РНК: 3, - У А Г - 5,
Кодон и-РНК: 5, - Г А У - 3,
Аминокислота: асп
/ 26

Решение задач на тему «Реализация наследственной информации в клетке»
Алгоритм решения задачи № 4

Задача 4
В рибосому входят молекулы т-РНК в следующей последовательности (указаны антикодоны в направлении от 5, к 3, концу):
Ц А Г, Ц Ц У, Ц А У, Г Ц У, Ц А Ц.
/ 28

Задача 4
В рибосому входят молекулы т-РНК в следующей последовательности (указаны антикодоны в направлении от 5, к 3, концу):
Ц А Г, Ц Ц У, Ц А У, Г Ц У, Ц А Ц.
Установите:
нуклеотидную последовательность участка и-РНК,
аминокислотную последовательность фрагмента полипептида
как изменится последовательность полипептида
/ 28

Алгоритм решения задачи
1. Установите нуклеотидную последовательность участка и-РНК, который служит матрицей при синтезе полипептида.
Антикодоны т-РНК: Ц А Г, Ц Ц У, Ц А У, Г Ц У, Ц А Ц (в направлении от 5, к 3,)
Антикодон т-РНК: 5, -Ц А Г- 3,
Кодон и-РНК: 3, -Г У Ц- 5,
Кодон и-РНК: 5, -ЦУГ - 3,
/ 29

Алгоритм решения задачи
1. Установите нуклеотидную последовательность участка и-РНК, который служит матрицей при синтезе полипептида.
Антикодоны т-РНК: Ц А Г, Ц Ц У, Ц А У, Г Ц У, Ц А Ц (в направлении от 5, к 3,)
Антикодон т-РНК: 5, -Ц А Г- 3,
Кодон и-РНК: 3, -Г У Ц- 5,
Кодон и-РНК: 5, -ЦУГ - 3,
И-РНК: 5, Ц У Г - А Г Г - А У Г - А Г Ц - Г У Г 3,
/ 30

Алгоритм решения задачи
1. Определите аминокислотную последовательность этого фрагмента полипептида.
Антикодоны т-РНК: Ц А Г, Ц Ц У, Ц А У, Г Ц У, Ц А Ц (в направлении от 5, к 3,)
И-РНК: 5, Ц У Г - А Г Г - А У Г - А Г Ц - Г У Г 3,
Фрагмент полипептида: Лей – Арг – Мет – Сер – Вал
/ 31

Алгоритм решения задачи
Как изменится последовательность полипептида, если вместо т-РНК с антикодоном 5, -ЦЦУ- 3, с рибосомой свяжется т-РНК, несущая антикодон
5,-УЦУ- 3,?
Антикодон т-РНК: 5, -УЦУ- 3,
И-РНК: 5, -АГА- 3,
Аминокислота: арг
/ 32

Решение задач на тему «Реализация наследственной информации в клетке»
Алгоритм решения задачи № 5

Задача 5
Вирусная РНК:
5, - Ц Г У А Г Г У А Ц Ц Г Г – 3,
Определите:
последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза и-РНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК.
последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК
/ 34

Алгоритм решения задачи
в-РНК: 5, - Ц Г У А Г Г У А Ц Ц Г Г – 3,
ДНК: 3, - Г Ц А Т Ц Ц А Т Г Г Ц Ц - 5,
ДНК: 5, - Ц Г Т А Г Г Т А Ц Ц Г Г - 3,
/ 35

Алгоритм решения задачи
в-РНК: 5, - Ц Г У А Г Г У А Ц Ц Г Г – 3,
Смысловая ДНК: 5, - Ц Г Т А Г Г Т А Ц Ц Г Г - 3,
Транскрибируемая ДНК: 3, - Г Ц А Т Ц Ц А Т Г Г Ц Ц - 5,
/ 36

Алгоритм решения задачи
в-РНК: 5, - Ц Г У А Г Г У А Ц Ц Г Г – 3,
Смысловая ДНК: 5, - Ц Г Т А Г Г Т А Ц Ц Г Г - 3,
Транскрибируемая ДНК: 3, - Г Ц А Т Ц Ц А Т Г Г Ц Ц - 5,
И-РНК: 5, - Ц Г У А Г Г У А Ц Ц Г Г - 3,
Белок: Арг – Арг – Тир – Арг
/ 37

Решение задач на тему «Реализация наследственной информации в клетке»
Алгоритм решения расчётных задач

Задача 6
Определите, во сколько раз молекула белка цитохрома С из сердечной мышцы человека легче, чем кодирующий её структурный ген. Цитохром С состоит из 104 аминокислотных остатков.
/ 39

Задача 6
Определите, во сколько раз молекула белка цитохрома С из сердечной мышцы человека легче, чем кодирующий её структурный ген. Цитохром С состоит из 104 аминокислотных остатков.
Средняя молекулярная масса одного аминокислотного остатка – 110 а.е.м. Средняя молекулярная масса одного нуклеотида – 345 а.е.м.
/ 39

Алгоритм решения задачи
/ 40
Решение:
Масса белка цитохром С: 104*110= 11440 а.е.м.
Количество нуклеотидов в двуцепочечной молекуле ДНК, кодирующей белок: 104*3*2= 624
Масса гена: 624*345= 215280 а.е.м.
Молекула белка цитохрома С из сердечной мышцы человека легче, чем кодирующий её структурный ген: 215280/11440= 18,8 раз.

Задача 7
В биосинтезе участвовала и-РНК, состоящая из 132 нуклеотидов.
Определите
число аминокислот, входящих в кодируемый и-РНК белок,
число молекул т-РНК, участвующих в процессе биосинтеза этого белка,
количество триплетов в гене, кодирующем первичную структуру белка.
/ 41

Алгоритм решения задачи
Решение:
Количество кодонов в и-РНК: 132/3= 44
Количество аминокислотных остатков - 44
/ 42

Алгоритм решения задачи
Решение:
2. Один триплет (кодон) кодирует одну аминокислоту, следовательно, количество триплетов в гене - 44.
/ 43