              ВІДДІЛ ОСВІТИ СЕЛИДІВСЬКОЇ МІСЬКОЇ РАДИ
МІСЬКИЙ МЕТОДИЧНИЙ КАБІНЕТ
Лозова Л.В.,
учитель біології
Селидівської ЗОШ І-ІІІ ступенів №6
м Селидове - 2015
Тема. Єдність хімічного складу організмів.
Молекулярні основи спадковості.
Генетична інформація про ознаки організму міститься в геномі - наборі генів, які є ділянками молекул ДНК і знаходяться в ядрах клітин.
Ген - це ділянка молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), відповідальний за формування якоїсь певної ознаки. Але ген не перетворюється в ознаку, і між геном та ознакою існує серія проміжних реакцій.
Ген визначає лише первинну структуру білка, тобто послідовність розміщення у ньому амінокислот, від якої і залежить його функція.
Білки - ферменти управляють біохімічними реакціями в організмі. Для кожної реакції існує свій специфічний білок - фермент. Хід біохімічних реакцій зумовлює прояву тієї чи іншої ознаки.
Таким чином, функцію гена можна зобразити наступною схемою:
ГЕН → БІЛОК →ФЕРМЕНТ →БІОХІМІЧНА РЕАКЦІЯ→ ОЗНАКА
У молекулярній генетиці вивчено перший ступінь цього ланцюга: яким чином ген управляє формуванням специфічних білків.
Молекула ДНК - полімер, який складається з двох ланцюгів нуклеотидів:
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Кожен нуклеотид (мономер) складається з азотистої (нітратної) основи, моносахариду дезоксирибози і залишку фосфорної (фосфатної) кислоти. 
Нітратні основи в ДНК бувають чотирьох типів:
аденін (А);
тимін (Т);
гуанін (Г);
цитозин (Ц).
За назвами нітратних основ відповідно називаються нуклеотиди:
А - аденіловий;
Т - тимідиловий;
Г - гуаніловий;
Ц - цитидиловий.
У кожному з ланцюгів нуклеотиди пов’язані між собою ковалентними зв’язками. Два ланцюги нуклеотидів з’єднані між собою водневими зв’язками за принципом компліментарності: аденін проти тиміну, гуанін проти цитозину.
Згідно з так званими правилами Чаргаффа:
1) nA = nT;тЦ = nГ;
2) (nА + nГ) = (nТ + nЦ), де n - кількість нуклеотидів.
Основні функції ДНК - збереження й передача генетичної інформації - забезпечуються наступними процесами:
-
напівконсервативним самоподвоєнням ДНК під час синтетичного періоду інтерфази (реплікація);
-
використанням молекули ДНК як матриці для синтезу інформаційної та інших видів РНК (транскрипція).
Саме у чергуванні нітратних основ закодована послідовність амінокислот в білковій молекулі, а разом з тим і специфічність самого білка.
Місце розміщення кожної амінокислоти у білковому ланцюзі визначається триплетами, тобто трьома розміщеними поруч нітратними основами в одному із ланцюгів ДНК. Розшифровка коду здійснюється за допомогою рибонуклеїнових кислот (РНК). Весь процес розшифровки починається з синтезу інформаційної РНК (і - РНК).
Інформаційна РНК - полімер, який складається з одного ланцюга нуклеотидів (мономерів).
Склад нуклеотида і - РНК:
-
нітратна основа;
-
моносахарид рибоза;
-
залишок фосфатної кислоти.
Нітратних основ у РНК також чотири:
аденін (А);
урацил (У);
гуанін (Г);
цитозин (Ц).
Маса одного нуклеотида складає 345 а.о.м
Довжина нуклеотида - 0,34 нм
Крім інформаційної РНК, в клітині є транспортна (т- РНК) та рибосомна (р - РНК).
Молекули р - РНК у комплексі з рибосомними білками та ферментами утворюють рибосому, у якій і відбувається біосинтез білка. Кожна т - РНК транспортує якусь амінокислоту до рибосоми. Кодон і РНК розпізнається по принципу комплементарності з допомогою антикодона т - РНК, і завдяки цьому здійснюється трансляція, тобто складання закодованої амінокислотної послідовності.
Молекулярна маса амінокислоти
дорівнює 100 а.о.м
Дигібридне схрещування
У природі не існує моногібридів та дигібридів. Кожен організм має декілька пар хромосом, у яких знаходиться величезна кількість генів. Тому будь-який організм завжди гетерозиготний по багатьом алелям. Однак для дослідника важливо, скільки пар алельних генів підлягає аналізу. Якщо одна пара, то його називають моногібридом, якщо дві - дигібридом, якщо декілька - полігібридом.
При схрещуванні моногібридів між собою у потомстві можливі тільки два фенотипи - вихідні батьківські. При схрещуванні ди- та полігібридів у потомстві з’являються різні комбінації ознак, яких не було у батьків. Але певні закономірності все ж існують.
Мендель встановив, що при схрещуванні дигібридів та полігібридів у другому поколінні відбувається розщеплення кожної пари ознак, незалежно одна від одної, у відношенні 3:1. У цьому й полягає сутність третього закону Менделя - закону незалежного успадкування.
Як розв’язувати задачі за темою
«Молекулярні основи спадковості».
1. Щоб за даною послідовністю нуклеотидів ланцюга ДНК написати послідовність нуклеотидів другого ланцюга молекули ДНК, треба застосувати принцип комплементарності й замінити тимін на аденін, аденін на тимін, гуанін на цитозин та цитозин на гуанін. Те ж саме треба зробити, якщо мова йде про нову молекулу ДНК, яка виникає шляхом самокопіюванням початкової.
Наприклад.
Один ланцюг ДНК має наступну послідовність нуклеотидів:
ТЦА ТГГ ЦТА,
тоді другий ланцюг, згідно з принципом комплементарності, буде мати такий склад нуклеотидів:
АГТ АЦЦ ГАТ.
2. При побудові і - РНК за даним ланцюгом ДНК і навпаки треба пам’ятати, що в і - РНК замість тиміну міститься урацил. Тому аденіну ДНК буде відповідати урацил і - РНК, а аденіну і - РНК - тимін ДНК.
Наприклад. Один з ланцюгів ДНК: ЦАА ГТА ТТА.
Комплементарний ланцюг і - РНК: ГУУ ЦАУ ААУ.
3. Щоб за даною ДНК визначити послідовність амінокислот у білку (поліпептиді), треба:
а) побудувати і - РНК згідно з принципом комплементарності;
б)розбити і - РНК на трійки нуклеотидів;
в)використовуючи таблицю генетичного коду, визначаємо амінокислоти, закодовані в кожній трійці нуклеотидів (триплеті).
Наприклад.
а) Ланцюг ДНК: ЦАА ГТА ТТА;
і - РНК: ГУУ ЦАУ ААУ.
б) Триплети і - РНК: ГУУ - ЦАУ - ААУ
в) Білок: валін - гістидін - аспарагін.
4. Щоб за даною послідовністю амінокислот визначити структуру ДНК (гена), треба виконати ті ж операції, тільки в зворотному порядку:
а)за таблицею генетичного коду визначити триплети нуклеотидів, які відповідають даним амінокислотам;
б) розмістивши триплети один за одним в ланцюг, отримаємо і - РНК;
в) за даною і - РНК будуємо ланцюг ДНК, яка служила матрицею, використовуючи принцип комплементарності;
г) за отриманим ланцюгом ДНК будуємо другий ланцюг, комплементарний першому.
Наприклад.
а)Білок: аспарагін - лейцин - аланін - серин;
б) і - РНК: ГАУ ЦУУ ГЦУ АГУ;
в)1 - й ланцюг ДНК: ЦТА ГАА ЦГА ТЦА;
г)2 - й ланцюг ДНК: ГАТ ЦТТ ГЦТ АГТ.
5. Щоб визначити відсотковий склад нуклеотидів в молекулі ДНК за відомим нуклеотидом, треба загальну кількість нуклеотидів прийняти за 100%.
Крім того, згідно з правилами Чаргаффа, кількість аденіну дорівнює кількості тиміну, кількість цитозин дорівнює кількості гуаніну.
Наприклад.
Якщо А = 15%, то й Т = 15%, тоді Г + Ц = 100% - (15%+15%) = 70%.
Г = Ц = 70% : 2 = 35%.
Задачі
для самостійного розв’язання
Задача 1.Один із ланцюгів фрагмента ДНК має наступну будову:
АГТ ЦЦЦ АЦЦ ГТТ.
За даною інформацією відновіть другу спіраль та визначте довжину цього фрагменту.
Задача 2.Фрагмент одного ланцюга молекули ДНК містить нуклеотиди у такій послідовності:
ТТГ АГЦ АЦГ ААТ ЦГА ГТА.
Побудуйте другий ланцюг ДНК і визначте довжину й масу даного фрагмента ДНК.
Задача 3. Фрагмент одного з ланцюгів молекули ДНК має таку послідовність нуклеотидів:
АГЦ АЦЦ ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ.
Яку послідовність нуклеотидів має другий ланцюг молекули ДНК?
Задача 4. Вкажіть порядок розташування нуклеотидів у ланцюзі ДНК, утвореного шляхом самокопіювання :
ЦАЦ ЦГТ АЦА ГАА ТЦГ ЦТГ АТА.
Задача 5. В лабораторії досліджено ділянку одного з ланцюгів ДНК. Виявилося, що вона складається з 20 мономерів, які розміщені у такій послідовності:
ГТГ ТАА ЦГА ЦЦГ АТА ЦТГ ТА.
Побудуйте відповідний фрагмент другого ланцюга ДНК.
Задача 6.Складіть ланцюг ДНК, комплементарний даному:
АГГ ЦЦТ АГГ ЦТА АТА ГЦЦ ГТ
Задача 7. В молекулі ДНК аденілові нуклеотиди складають 15% від загальної кількості. Визначте відсотковий вміст інших видів нуклеотидів.
Задача 8. Фрагмент молекули ДНК містить 8000 аденілових нуклеотидів, що становить 40% від загальної кількості. Скільки інших видів нуклеотидів у даному фрагменті?
Задача 9. Скільки нових видів нуклеотидів потрібно для реплікації двох - спіральної молекули ДНК, у якій А = 600, Г = 1800).
Задача 10.Довжина фрагмента молекули ДНК 20,4 нм. Скільки нуклеотидів у цьому фрагменті?
Задача 11.Яка довжина фрагмента ДНК свині, який складається із 70 нуклеотидів?
Задача 12.Фрагмент молекули РНК вівці складається із 37 нуклеотидів. Яка його довжина?
Задача 13. Фрагмент і - РНК інсуліну має наступний склад:
ЦАЦУУУ ГУУ ГАУ ЦАА ЦАЦ УУА УГУ РГГ УЦА.
Визначте співвідношення у фрагменті відповідного гена.
Задача 14*. За даними біохімічного аналізу 22% загальної кількості нуклеотидів і - РНК припадає на аденілові, 12% - на уридилові, 26% - на гуанілові. Визначте нуклеотидний склад ДНК, з якої транскрибована дана і - РНК.
Задача 15. Скільки міститься: а) аденілових; б) тимідилових; в) гуанілових нуклеотидів у фрагменті ДНК, якщо у ньому знайдено 950 цитидилових нуклеотидів, що становить 20% від загальної кількості нуклеотидів у даному фрагменті ДНК?
Задача 16. Фрагмент молекули ДНК містить 440 цитидилових нуклеотидів, що становить 22% від їх загальної кількості. Визначте, скільки у даному фрагменті міститься інших видів нуклеотидів. Яка довжина та маса даного фрагменту?
Задача 17. Хімічний аналіз показав, що і - РНК має 30% аденіну, 18% гуаніну, 20% урацилу. Який нуклеотидний склад має відповідна ділянка дволанцюгової ДНК?
Задача 18. Фрагмент кодуючого ланцюга ДНК має такий нуклеотидний склад:
ГАГ ГАЦ АГЦ ЦАА.
Визначте послідовність нуклеотидів у другому ланцюзі ДНК та довжину даного фрагменту молекули ДНК. Який вміст (у %) кожного виду нуклеотидів в даній ділянці?
Задача 19.Гормон росту людини (соматотропін) - білок, який містить 191 амінокислоту. Скільки кодуючи нуклеотидів і триплетів входять до складу соматотропіну?
Задача 20.Визначте молекулярну масу та довжину гена, який містить інформацію про білок з молекулярною масою 280000 а.о.м.
Задача 21.Скільки нуклеотидів містить ген собаки, у якому запрограмовано білок, що складається із 150 амінокислотних залишків? Скільки кодонів буде мати і - РНК?
Задача 22.Фрагмент молекули ДНК містить 440 гуанілових нуклеотидів, що складає 22% загальної кількості нуклеотидів. Визначте довжину і - РНК, яка є транскрипційною копією даного фрагменту.
Задача 23. Фрагмент молекули ДНК містить 440 гуанілових нуклеотидів, що складає 22% загальної кількості нуклеотидів. Визначте масу і - РНК, яка є транскрипційною копією даного фрагменту.
Задача 24. В результаті біохімічного аналізу в молекулі і - РНК людини виявлено 440 гуанілових нуклеотидів, 325- аденілових, 128-цитидилових і 348 - уридилових.
Скільки: а) цитидилових; б) аденілових; в) гуанілових; г)тимідилових нуклеотидів міститься у фрагменті молекули ДНК, транскрипційною копією якої є дана і- РНК?
Яка довжина відповідного фрагменту молекули ДНК?
Яка маса відповідного фрагменту молекули ДНК?
Задача 25. Білкова молекула має 280 амінокислотних залишків. Визначте довжину й масу гена, який кодує цю білкову молекулу.
Задача 26. Довжина ділянки ДНК становить 1530 нм. Скільки в ньому закодовано білкових молекул, які складаються в середньому із 300 амінокислотних залишків?
Задача 27. Скільки аденілових, тимідилових, гуанілових нуклеотидів міститься у фрагменті молекули ДНК, якщо в ньому виявлено 250 цитидилових нуклеотидів, що складає 20% загальної кількості нуклеотидів у даному фрагменті ДНК?
Задача 28. Поліпептид складається із наступних амінокислот: валін - аланін - гліцин - мізин - триптофан - валін - серин - глутамінова кислота.
Визначте структуру ділянки ДНК, яка кодує указаний поліпептид.
Задача 29. Поліпептид складається із наступних амінокислот: аланін - цистеїн - гістидин - лейцин - метіонін - тирозин.
Визначте структуру ділянки ДНК, яка кодує указаний поліпептид.
Задача 30. Початкова ділянка ланцюга А -інсуліну представлена наступними амінокислотами: гліцин - ізолейцин - валін - глутамін - гістидин - лейцин - цистеїн.
Визначте структуру ділянки ДНК, яка кодує указану частину ланцюга інсуліну.
Задача 31.Початкова ділянка ланцюга В-інсуліну представлена наступними амінокислотами: фенілаланін - валін - аспарагінова кислота - глутамін - глутамін.
Визначте структуру ділянки ДНК, яка кодує указану частину ланцюга інсуліну.
Задача 32. В ланцюзі рибонуклеази підшлункової залози один із поліпептидів має наступні амінокислоти:лізин - аспарагінова кислота - гліцин - треонін - аспарагінова кислота - глутамінова кислота - цистеїн.
Визначте:
-і- РНК, яка керує синтезом вказаного поліпептиду;
-структуру ділянки ДНК, яка кодує указану частину ланцюга рибонуклеази.
Задача 33. Один із ланцюгів глюкагону має наступний порядок амінокислот: треонін - серин - аспарагін - тірозин - серин - лізин - тирозин.
Визначте структуру ділянки ДНК, яка кодує указану частину ланцюга глюкогону.
Задача 34.Ділянка молекули ДНК, яка кодує у частину поліпептиду, має наступну структуру:
АЦЦ АТА ГТЦ ЦАА ГГА.
Визначте послідовність амінокислот в поліпептиді.
Задача 35. При одній із форм синдрому Фанконі (порушення утворення кісткової тканини) у хворого з сечею виділяються амінокислоти, яким відповідають наступні триплети і - РНК:
ААА ЦГА ГАА АЦУ ГУУ УУА УГУ УАУ.
Визначте, виділення яких амінокислот характерне для синдрому Фанконі.
Задача 36. Як зміниться структура білка, якщо з кодуючої його ділянки ДНК:
ААТ АЦА ТТТ ААА ГТЦ
видалити п’ятий та тринадцятий зліва нуклеотиди?
Задача 37. Ділянка молекули ДНК, яка кодує поліпептид, має за нормою наступний порядок нуклеотидів:
ААА АЦЦ ААА АТА ЦТТ АТА ЦАА.
Під час реплікації третій зліва аденін випав із ланцюга. Визначте структуру поліпептидного ланцюга, який кодується даною ділянкою ДНК, за нормою й після випадання аденіну.
Задача 38. Скільки типів гамет утворюють особи з генотипом АА? з генотипом Аа? з генотипом bb?
Задача 39.Скільки типів гамет утворює особа: а) гомозиготна по домінантному гену; б) гомозиготна по рецесивному гену; в) гетерозиготна?
Задача 40.Скільки типів гамет і які утворює особа: а) тригетерозиготна; (DdKkMm); б) дигомозиготна (AAbb);
в) дигетерозиготна (AaBb)?
Задача 41. Які і скільки гамет утворює особа, яка має генотип AABBCCDd?
Задача 42. Рецесивний ген (b), який зумовлює чорний колір тіла у мухи дрозофіли, локалізований по 2 парі хромосом. У тій же хромосомі знаходиться рецесивний ген (m) , який детермінує зачаткові крильця. Скільки й які типи гамет утворює дигетерозиготний за чорним кольором тіла й зачатковим крильцям самець BbVv?
Задача 43.Скільки й які типи гамет утворює дигетерозиготна за чорним кольором тіла й зачатковим крильцям самка BbVv?
ЛІТЕРАТУРА:
-
Айала Ф. Дж., Кайгер Д. Современная генетика. В 3-х т. Пер. с англ. / Под ред. Ю. П. Алтухова. — М.: Мир, 1987. — Т.1 — 293 е., Т. 2. -365 е., Т. 3. —332 с.
-
Барна I. В., БарнаM. М. Біологія. Задачі та розв'язки (в 2-х частинах). — Тернопіль: Мандрівець, 2000. Част. І — 223 с. Част II — 159 с.
-
Біологія / За ред. В. О. Мотузного. — К.: Вища школа, 1991. — 607 с.
-
Биология/ Под ред. К. А. Татаринова. — Львов: Изд-во Львовского ун-та, 1983. — 443 с.
-
Вилли К., Детье В. Биология (биологические процессы и законы). — М.: Мир, 1975. — 822 с.
-
Гершензон С. М. Основы современной генетики. — К.: Наукова думка, 1983. — 558 с.
-
Довідник з біології / За ред. академіка. НАН України К. М. Ситника — К.: Наукова думка, 1998. — 682 с.
-
Каминская 3. А. Сборник задач по генетике. — Минск: Вышэйшая школа, 1982. — 225 с.
-
Кемп А., Арис К. Введение в биологию: Пер. с англ.— М.: Мир, 1988. — 664 с.
-
Коновалов В. С. Задачі і вправи з генетики. — К.: Радянська школа, 1974. — 92 с.
-
Литвиненко О. І., Атраментова JI. О. Генетика. Збірник задач. — К.: Вища школа, 1987. — 94 с.
-
Мюнтцинг А. Генетика общая и прикладная. — М.: Мир, 1982. — 612 с.
-
Ніколайчук В. І., Надь Б. Б. Збірник задач з генетики. — Ужгород: Вид-воУжгородського ун-ту, 2001. — 175с.
-
Овчинніков С. О. Збірник задач і вправ із загальної біології. —
К.: «Генеза», 2000. — 150 с.
-
Слюсарев А. А., Жукова С. В. Биология. — К.: Вища школа, 1987. — 418 с.
-
Соколовская Б. X. Сто задач по общей генетике. — Новосибирск: Наука, 1971. — 64 с.
-
Тимченко А. Д. Биология с основами генетики и
паразитологии. К.: Вища школа, 1988. — 331 с.
-
Тимченко А. Д. Збірник задач і вправ з біології. — К.: Вища школа, 1992. — 387 с.
-
Тимченко А. Д. Краткий медико-биологический словарь. — К.: Вища школа, 1988. —185 с.
-
Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. В3-х т.: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — Т. 1 — 306 с. — Т. 2 — 376 с. — Т. 3 — 364 с.

Поділіться з Вашими друзьями: |