Решение задач по биологии и химии. Российской Федерации гоувпо удмуртский государственный университет Кафедра экологии животных задачи по биологии задачник Издательство Удмуртский университет Ижевск 2010 2
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУВПО Удмуртский государственный университет Кафедра экологии животных ЗАДАЧИ ПО БИОЛОГИИ задачник Издательство Удмуртский университет Ижевск 2010 2 УДК ББК Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом УдГУ Рецензент кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии животных НЕ. Зубцовский Составители – к.пед.н. Т.Г. Рысьева, к.б.н. СВ. Дедюхин, доцент Ю.А. Тюлькин. Задачи по биологии Задачник / сост. Т.Г. Рысьева, СВ. Дедюхин, Ю.А. Тюлькин. – е изд, перераб. и доп. / Ижевск Издательство Удмуртский университет, 2010. с. В сборник включены задачи по молекулярной биологии, генетике, экологии различного уровня сложности. Адресовано студентам, обучающимся по направлению Биология, учителям биологии и экологии, учащимся старших классов естественнонаучного профиля. УДК ББК с Т.Г. Рысьева, СВ. Дедюхин, Ю.А. Тюлькин, сост, 2010 с ГОУВПО Удмуртский государственный университет, 2010 3 Содержание Введение 5 Часть 1. Задачи по молекулярной биологии 6 Задачи по теме Принцип комплементарности, правило Чаргаффа» 8 Задачи по теме Свойства генетического кода 11 Задачи по теме Биосинтез белка 15 Задачи по теме Диссимиляция глюкозы 18 Задачи ЕГЭ 22 Часть 2. Задачи по генетике 26 Общие правила решения генетических задач 28 Определение типов гамет при известном генотипе 31 Задачи по теме «Моногибридное скрещивание 35 Задачи по теме Множественный аллелизм» 42 Задачи по теме «Полигибридное скрещивание при независимом комбинировании генов 46 Задачи по теме Множественное действие генов 52 Задачи по теме Пенетрантность генов 55 Задачи по теме Взаимодействие неаллельных генов 57 Задачи по теме Пол и наследование признаков 64 Задачи по теме Сцепленное наследование и кроссинговер 70 Задачи по теме Полиплоидия 76 Задачи по теме Генетика популяций 81 Задачи ЕГЭ 87 Часть 3. Задачи по экологии 93 Задачи по аутэкологии 93 Задачи по экологии популяций 103 Задачи по экологии сообществ 112 Задачи по экологии экосистем 121 Задачи ЕГЭ 125 Ответы к задачам 128 Список литературы 155 4 Введение Сборник задач состоит из трех частей, в которых представлены по разделам основные типы задач потрем направлениям современной биологии генетике, молекулярной биологии и экологии организмов, популяций и экосистем. Решению задач каждого раздела предшествует пояснительный текст, в котором даются определения базовых понятий и указывается объем материала, знание которого необходимо для успешного решения задач далее рассматриваются примеры решения типовых задачи предлагаются задачи для самостоятельного решения, а также ответы на них. Сборник предназначен для использования на занятиях последующим дисциплинам Генетика, Генетика с основами селекции, Основы экологии, Решение задач по биологии. Умение решать задачи – один из важных показателей глубокого и осознанного усвоения материала дисциплины студентом, применения знаний. Содержание учебно-методического пособия включает теоретический и практический материал для проведения лабораторных и практических работ повыше перечисленным дисциплинам, а также для организации самостоятельной работы студентов при подготовке к семинарам, коллоквиумам, промежуточному и итоговому контролю. Для студентов, осваивающих дополнительную квалификацию Преподаватель, в каждую часть сборника включены задачи, предлагаемые выпускникам школы на ЕГЭ по биологии. Решение задач по биологии – один из основных приемов методики преподавания биологии в школе, потому данное пособие будет интересно и полезно 5 учителям биологии, школьникам при подготовке к олимпиадами ЕГЭ. Отличительной особенностью данного сборника от других изданий подобного типа состоит во-первых, в том, что в него включены задачи по разным дисциплинам, что способствует обеспечению межпредметных связей, формированию естественнонаучного мировоззрения студентов во-вторых, в сборник включены задачи различного уровня сложности и разных типов расчетные, ситуационные, графические, исследовательские, творческие, решение которых способствует формированию профессиональных компетенций студентов. Работа над сборником распределилась следующим образом часть Задачи по молекулярной биологии и разделы Задачи ЕГЭ» каждой части написаны Рысьевой Т.Г., часть Задачи по генетике - Дедюхиным СВ, часть Задачи по экологии - Тюлькиным Ю.А.; компьютерная верстка – Шлычковой И.С. 6 ЧАСТЬ 1. ЗАДАЧИ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ Для решения задач данного типа необходимы знания о строении и свойствах ДНК и РНК, принципе комплементарности, коде ДНК и его свойствах, механизме биосинтеза белка, этапах диссимиляции глюкозы, роли АТФ в клеточном метаболизме. Необходимо знание следующих биологических понятий ген - участок ДНК, в матричной цепи которого зашифрована информация о первичной структуре одной полипептидной цепи матрица для синтеза всех видов РНК. генетический код - система записи информации о порядке аминокислот в белковой молекуле в виде последовательности нуклеотидов ДНК или РНК триплет (кодон - три рядом стоящих нуклеотида ДНК или и-РНК, несущих информацию об определенной аминокислоте антикодон - кодовый триплет т-РНК, комплементарный кодону и-РНК и определяющий аминокислоту, которую переносит данная т-РНК; комплементарность (дополнительность) - свойство азотистых оснований избирательно соединяться друг с другом (АТУ, Ц-Г); репликация - процесс удвоения ДНК в соответствии с принципом комплементарности транскрипция (переписывание) - процесс синтеза и-РНК на кодирующей цепи гена в соответствии с принципом комплементарности трансляция - процесс синтеза белковой молекулы на рибосоме в соответствии с последовательностью кодонов и-РНК. 7 правило Чаргаффа – правило соответствия количества пуриновых (А+Г) нуклеотидов в молекуле ДНК количеству пиримидиновых (Т+Ц) нуклеотидов. Следствие в любой двуцепочной структуре нуклеиновых кислот количество адениловых нуклеотидов равно количеству тимидиловых (уридиловых), а количество гуаниловых нуклеотидов равно количеству цитидиловых, те. АТУ ГЦ экзон – фрагмент гена эукариот, несущий информацию о структуре белковой молекулы интрон – фрагмент гена эукариот, не несущий информации о структуре белковой молекулы зрелая и-РНК матричная – и-РНК эукариот, образовавшаяся в результате рестрикции и сплайсинга и состоящая только из экзонов; диссимиляция глюкозы – процесс ферментативного расщепления и окисления глюкозы фосфорилирование – процесс образования АТФ из АДФ и остатка фосфорной кислоты анаэробный гликолиз – процесс ферментативного расщепления глюкозы безучастия кислорода до двух молекул пировиноградной кислоты аэробный гликолиз – процесс ферментативного расщепления и окисления органических веществ (в том числе, глюкозы) до конечных продуктов с участием кислорода как акцептора электронов входе окислительного фосфорилирования дыхание – процесс окисления сложных органических веществ до более простых с целью аккумуляции энергии в АТФ. 8 Раздел 1. Задачи по теме Принцип комплементарности, правило Чаргаффа» Для решения задач этого типа необходимо знание принципа комплементарности, строения и свойств ДНК и РНК, правила Чаргаффа. Примеры решения задач Задача 1. Достроить вторую цепочку молекулы ДНК, имеющую следующую последовательность нуклеотидов водной цепи АТТЦГАЦГГЦТАТАГ. Определить ее длину, если один нуклеотид составляет 0,34 нм по длине цепи ДНК. Решение 1. Вторая цепочка ДНК строится по принципу комплементарности (АТ, ГЦ 1-ая цепь ДНК – АТ Т Ц ГА Ц ГГЦ ТАТА Г │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ 2-ая цепь ДНК – ТА А ГЦ ТГЦ Ц ГА ТАТ Ц 2. ДНК = L НУКЛ × n НУКЛ . водной цепи ДНК = 0,34 нм × 15 = 5,1 нм Ответ вторая цепь ДНК имеет состав нуклеотидов ТААГЦТГЦЦГАТАТЦ, длина ДНК составляет 5,1 нм. Задача 2. В молекуле ДНК тимидиловый нуклеотид составляет 16% от общего количества нуклеотидов. Определите количество (в процентах) каждого из остальных видов нуклеотидов. Решение 1. По правилу Чаргаффа количество Т в ДНК = А следовательно А будет 16%. 2. В сумме АТ = 32%, следовательно ГЦ. По правилу Чаргаффа количество ГЦ, те. ГЦ. Ответ количество адениловых нуклеотидов в ДНК равняется 16%, гуаниловых - 34%, цитидиловых -34%. Задача 3. Химический анализ показал, что 28% от общего числа нуклеотидов данной и-РНК приходится на адениловые, 6% - на гуаниловые, 40% - на уридиловые нуклеотиды. Каков должен быть нуклеотидный состав соответствующего участка одной цепи гена, информация с которого переписана на данную и-РНК? Решение 1. Подсчитываем процентное содержание цитидиловых нуклеотидов в молекуле и-РНК: Ц = 100% - 28% - 6% - 40% = 26%. 2. Зная, что и-РНК синтезируется с кодирующей цепи гена по принципу комплементарности (причем Т заменяется на У, подсчитываем процентный состав нуклеотидов водной цепочке гена Ц и-РНК = Г гена = 26%, Г и-РНК = Ц гена = 6%, А и-РНК = Т гена = 28%, У и-РНК = А гена = 40%. Ответ нуклеотидный состав одной из цепей гена следующий гуаниловых нуклеотидов - 26%, цитидиловых - 6%, тимидиловых - 28%, адениловых - 40%. Задачи для самостоятельного решения 1. Одноцепочный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ЦГТГАТТТТГГТТГТА. Какой будет структура этой ДНК после репликации 10 2. Какое строение будет иметь молекула и-РНК, если порядок нуклеотидов в цепочке гена, на котором она синтезируется, имеет следующую последовательность ГТГТААЦГАЦЦГАТАТТТГТА? Какова длина молекулы ДНК, если длина одного нуклеотида 0,34 Нм 3. Определить процентное содержание каждого нуклеотида на участке ДНК со следующей последовательностью нуклеотидов водной цепочке АААГТЦГГЦЦАТТГ. 4. Химический анализ показал, что фрагмент кодирующей цепи молекулы ДНК (гена) бактериофага имеет такую структуру ТТТТТТАГГАТЦА. Укажите состав противоположной цепи ДНК, состав и-РНК. 5. Сколько содержится тимидиловых, адениловых и цитидиловых нуклеотидов (в отдельности) во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22 % от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте молекулы ДНК Какова длина этого фрагмента ДНК 6. Укажите последовательность нуклеотидов в обеих цепочках фрагмента ДНК, если известно, что РНК, построенная на этом участке ДНК, имеет следующее строение АГУАЦЦГАУАЦУУГАУУУАЦГ. Какова длина этого фрагмента ДНК, если длина одного нуклеотида 0,34 нм 7. В молекуле ДНК адениловые нуклеотиды составляют 15%. Определить процентное содержание остальных нуклеотидов и длину этого фрагмента ДНК, если в нем содержится 700 цитидиловых нуклеотидов, а длина одного нуклеотида равна 0,34 нм. 8. Какова длина фрагмента молекулы ДНК, если в ней содержится 3600 адениловых нуклеотидов, что 11 составляет 18% от количества всех нуклеотидов, а длина одного нуклеотида 0,34 нм 9. Каков нуклеотидный состав ДНК, если в и-РНК содержится гуанина, аденина, урацила 10. Фрагмент зрелой и-РНК инсулина имеет следующий состав УУУГУУГАУЦААЦАЦУУАУГУГГГУЦАЦАЦ. Определите длину фрагмента ДНК, если экзоны составляют 20% всех нуклеотидов гена. Раздел 2. Задачи по теме Свойства генетического кода Для решения этих задач необходимо знание свойств кода ДНК, умение пользоваться таблицей генетического кода. Примеры решения задач Задача 1. В белке содержится 51 аминокислота. Сколько нуклеотидов будет вцепи гена, кодирующей этот белок, и сколько - в соответствующем фрагменте молекулы ДНК Решение Поскольку генетический код триплетен, те. одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, то количество нуклеотидов в кодирующей цепи гена будет 51 × 3 = 153, а в двухцепочечной ДНК количество нуклеотидов будет вдвое больше, те. Ответ в кодирующей цепи гена будет содержаться 153 нуклеотида, во фрагменте ДНК. Задача 2. В кодирующей цепи гена содержится 600 нуклеотидов. Сколько аминокислот содержится в молекуле белка, информация о которой закодирована в этом гене, если в конце гена имеются два стоп - триплета 12 Решение 1. Поскольку в конце гена имеются два стоп - кодона, то 6 нуклеотидов (2×3) не несут информации о структуре белка. Значит, информация о данном белке закодирована в цепочке из 594 (600 – 6) нуклеотидов. 2. Основываясь на триплетности кода, подсчитаем количество аминокислот 594 : 3 = 198. Ответ в молекуле белка содержится 198 аминокислот. Задача 3. В белке содержится 25 аминокислот. Сколько нуклеотидов содержится в кодирующей цепи гена, если три знака препинания стоят в конце гена Решение Определим количество нуклеотидов в кодирующей части соответствующей цепи гена 25×3=75. 2. Поскольку каждый знак препинания содержит 3 нуклеотида, то общее количество нуклеотидов в кодирующей цепи гена составляет 75+3 × 3=84. Ответ в кодирующей цепи гена содержится 84 нуклеотида. Задача 4. Длина фрагмента молекулы ДНК бактерии равняется 20,4 нм. Сколько аминокислот будет в белке, кодируемом данным фрагментом ДНК Решение 1. Определим число нуклеотидов в кодирующей цепи гена 20,4 нм : 0,34 нм = 60. 2. Исходя из триплетности кода определяем количество аминокислот в белке 60 :3 = 20. Ответ в белке будет 20 аминокислот. Задача 5. Длина гена 34,68 нм. Какова масса молекулы белка, кодируемой данным геном, если по одному регуляторному триплету находится вначале ив конце гена, длина одного нуклеотида - 0,34 нм, а масса одной аминокислоты - 100 а. е Решение 1. Находим количество нуклеотидов в кодирующей цепи гена 34,68 нм 0,34 нм = 102. 2. Учитывая, что по одному регуляторному триплету находится вначале ив конце кодирующей цепи гена, находим количество нуклеотидов, несущих информацию о структуре белка 102 – 2 × 3 = 96. 3. Зная, что за каждую аминокислоту отвечает один триплет нуклеотидов, определяем количество аминокислот в молекуле белка 96 : 3 = 32. 4. Находим массу белковой молекулы 100 а. е 32=3200 а.е. Ответ масса белковой молекулы 3200 а. е. Задачи для самостоятельного решения 1. Сколько аминокислот содержится в белке, если во фрагменте молекулы ДНК, в которой зашифрована информация об этом белке, содержится 100 адениловых и 200 гуаниловых нуклеотидов 2. Сколько кодонов содержит участок кодирующей цепи ДНК со следующей последовательностью нуклеотидов ААТГГЦЦАТГЦТТАТЦГГАГЦЦЦА? Сколько аминокислот будет в белке, кодируемом этим фрагментом гена 3. Пользуясь таблицей генетического кода, определите, какие аминокислоты кодируются триплетами ЦАТ, ТТТ, ГАТ. Какими триплетами в ДНК закодированы аминокислоты валин, фенилаланин, триптофан 4. Участок молекулы белка включает следующие аминокислоты -лей-вал-лиз-алан-. Какова масса участка 14 одной цепи гена, кодирующей данный белок, если масса одного нуклеотида равна 350? 5. Относительная молекулярная масса белка равна 40 000, масса одного нуклеотида - 350, длина одного нуклеотида 0,34 нм, масса одной аминокислоты 100. Определить массу цепи гена, кодирующей этот белок. 6. Считая, что средняя относительная молекулярная масса аминокислоты около 110, а нуклеотида - 300, определите, что тяжелее - белок или кодирующий его ген Во сколько раз 7. В ДНК содержится информация о 150 аминокислотах, тимидиловых нуклеотидов в ней в 1,5 раза больше, чем гуаниловых. Определить, сколько нуклеотидов (по отдельности) содержится в ДНК и какова её длина. 8. Известно, что фрагмент кодирующей цепи гена бактерии содержит 30% гуаниловых, 25% адениловых, 45% цитидиловых нуклеотидов, а его длина составляет нм. Определить, сколько аминокислот будет содержаться во фрагменте молекулы белка, кодируемого этим геном Сколько нуклеотидов каждого вида содержится на участке ДНК, в котором расположен данный ген 9. Фрагмент ДНК собаки содержит 600 тимидиловых нуклеотидов. Определить количество аминокислот в белковой молекуле, если экзоны составляют 10% всех нуклеотидов кодирующей цепи гена, а количество гуаниловых нуклеотидов в этом фрагменте ДНК равняется 35%. 10. Фрагмент кодирующей цепи гена мыши содержит 1800 нуклеотидов. Из них 600 приходятся на интроны. Кодирующая часть (экзоны) данного фрагмента 15 гена содержат 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов. Определите 1) длину данного фрагмента ДНК 2) количество кодонов в зрелой и-РНК; 3) процентное содержание нуклеотидов каждого видав зрелой и-РНК; 4) количество аминокислот в соответствующем фрагменте молекулы белка. Раздел 3. Задачи по теме Биосинтез белка Для решения этого типа задач необходимы знания о механизме биосинтеза белка (транскрипции, трансляции, принципе комплементарности, свойствах генетического кода, умение пользоваться таблицей генетического кода. Примеры решения задач Задача 1. Участок ДНК содержит последовательно расположенные нуклеотиды ААГТГТГАЦТТА. Укажите аминокислотный состав белковой цепи, кодируемой этим участком ДНК. Решение 1. Распределяем участок ДНК на триплеты ААГ ТГТ ГАЦ ТТА. 2. Используя таблицу генетического кода, переводим эти триплеты ДНК на язык аминокислот (этот этап работы можно проводить, синтезируя сначала и- РНК по цепи ДНК, а затем по ней - молекулу белка кодоны ДНК ААГ ТГТ ГАЦ ТТА кодоны и-РНК УУЦ АЦА ЦУГ ААУ аминокислоты фен – трелей- асп Ответ аминокислотный состав белковой цепи будет следующий фен-тре-лей-асп. 16 Задача 2. В молекуле белка следующая последовательность аминокислот тре-лей-тир-лиз-сер-гли. Постройте участок и-РНК, на котором закодирован этот белок. Решение Используя таблицу генетического кода, находим кодоны и-РНК данных аминокислот и, выбирая любой из них, синтезируем молекулу и-РНК: аминокислоты трелей тир – лиз – сер – гли, молекула и-РНК АЦУ-ЦУУ-УАУ-ААА-УЦУ-ГГУ. Ответ структура и-РНК будет следующая АЦУЦУУУАУАААУЦУГГУ. Задача 3. Начальная часть молекулы белка имеет следующую структуру цис - фен - тир. Какие т-РНК (с какими антикодонами) могут участвовать в синтезе этого белка Решение Зная, что антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК, по таблице генетического кода находим всевозможные триплеты, кодирующие данные аминокислоты аминокислота антикодоны т-РНК цистеин (цис) АЦА, АЦГ фенилаланин (фен) ААА, ААГ тирозин (тир) АУА, АУГ Ответ в синтезе белка могут участвовать т-РНК со следующими антикодонами: АЦА, АЦГ, ААА, ААГ, АУА, АУГ. Задачи для самостоятельного решения 1. Покажите порядок аминокислот в белке, если известно, что и-РНК, по которой он строится, имеет 17 следующую последовательность нуклеотидов АААЦААГУУАЦАГАУУУЦ. 2. С какой последовательности мономеров начинается полипептид, если в гене он закодирован следующей последовательностью нуклеотидов ГТТЦТААААГГГЦЦЦ? Как изменится последовательность мономеров полипептида, если под воздействием облучения между восьмыми девятым нуклеотидами гена встроится тимидиловый нуклеотид 3. Фрагмент белковой молекулы имеет следующий состав аминокислот тре-ала-лиз-вал. Определите фрагмент одной цепи гена, кодирующей этот полипептид. 4. На участке левой (условно) цепи ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности АЦААТААААГТТ. Какую первичную структуру имеет полипептид, если кодирующей является правая цепь ДНК 5. Какие т-РНК (c какими антикодонами) участвуют в синтезе белка по матрице следующей и-РНК: АААЦААГУУАЦА? 6. Какие т-РНК участвуют в синтезе белка, зашифрованного следующей последовательностью нуклеотидов кодирующей цепи ДНК ААТЦАЦГАТЦЦТ? 7. В каком случае образовавшийся белок будет сильнее отличаться от первоначального 1) ионизирующая радиация выбивает из гена 1 нуклеотид 2) ионизирующая радиация выбивает из гена 3 рядом стоящих нуклеотида 8. Какие изменения в гене приводят к развитию серповидноклеточной анемии, если известно, что у больного человека гемоглобин в седьмой позиции содержит аминокислоту валин вместо глутаминовой, характерной для гемоглобина здоровых людей 18 9. Под воздействием ионизирующей радиации цитидиловый нуклеотид в кодирующей цепи гена заменяется на тимидиловый. Как изменится аминокислотный состав белковой молекулы, если белок до облучения был следующим вал-цис-тре-фен-цис? Фрагмент белковой молекулы имеет следующий состав аминокислот:-ала-тре-вал. Определите фрагмент цепи гена, которая его кодирует. Какие т-РНК могут участвовать в синтезе этого белка Раздел 4. Задачи по теме Диссимиляция глюкозы Для решения задач этого типа необходимо знание уравнений диссимиляции глюкозы 1. Уравнение неполного расщепления глюкозы анаэробного гликолиза, происходящего при недостатке кислорода C 6 H 12 O 6 + 2АДФ + 2H 3 PO 4 = 2C 3 H 6 O 3 + АТФ + 2H 2 O. 2. Уравнение полного (кислородного) расщепления глюкозы C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 38АДФ + 38H 3 PO 4 = 6CO 2 + АТФ + 44H 2 O. 3. Уравнение расщепления молочной кислоты, накопившейся в мышцах в результате анаэробного гликолиза 2C 3 H 6 O 3 + 6O 2 + 36АДФ + 36H 3 PO 4 = 6CO 2 + АТФ + 42H 2 O. При решении задач также необходимо знать, что водной макроэргической связи молекулы АТФ аккумулируется 40кдж/моль. 19 Примеры решения задач Задача 1. В процессе диссимиляции произошло расщепление 7 моль глюкозы, из которых полному расщеплению подверглось только 2 моль. Определить сколько моль молочной кислоты и углекислого газа образовалось сколько моль АТФ синтезировано и сколько энергии в них аккумулировано сколько моль кислорода израсходовано на дальнейшее окисление образовавшейся молочной кислоты Решение 1. По уравнению 1 определяем количество молочной кислоты, если неполному расщеплению подверглось 5 моль глюкозы 1 моль (C 6 H 12 O 6 ) - 2 моль (C 3 H 6 O 3 ) 5 моль (C 6 H 12 O 6 ) - х моль (C 3 H 6 O 3 ) x = 10 моль (C 3 H 6 O 3 ) 2. По уравнению 2 определяем количество образовавшегося углекислого газа 1 моль (C 6 H 12 O 6 ) - 6 моль (CO 2 ) 2 моль (C 6 H 12 O 6 ) -x моль (CO 2 ) x =12 моль (CO 2 ) 3. По уравнениями определяем количество образовавшейся АТФ 1 моль (C 6 H 12 O 6 ) - 2 моль (АТФ) 5 моль (C 6 H 12 O 6 ) - x моль (АТФ) x = 10 моль (АТФ) 1 моль (C 6 H 12 O 6 ) - 38 моль (АТФ) 2 моль (C 6 H 12 O 6 ) - x моль (АТФ) x =76 моль (АТФ) Общее количество АТФ - 86 моль (10 + 76). 4. Зная, что в АТФ запасается 40 кдж/моль энергии, определяем общее количество аккумулированной энергии 20 E = 40 кдж × 86 = 3440 кдж 5. По уравнению 3 определяем количество кислорода 2 моль (C 3 H 6 O 3 ) - 6 моль (O 2 ) 10 моль (C 3 H 6 O 3 ) - x моль (O 2 ) x = 30 моль (O 2 ) Ответ образовалось 10 моль C 3 H 6 O 3 , 12 моль CO 2 , 86 моль АТФ, в которых аккумулировано 3440 кдж E; на расщепление C 3 H 6 O 3 необходимо 30 моль Задача 2. Мышцы ног при беге со средней скоростью за 1 мин расходуют 24 кдж E. Определите сколько глюкозы (в граммах) израсходуют мышцы ног за 25 мин бега, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве Решение 1. Определяем сколько E необходимо мышцам для работы 24 кдж × 25 мин = 600 кдж 2. Поскольку эта энергия может быть только в виде АТФ, узнаем сколько необходимо моль АТФ 600 кдж : 40 кдж = 15 моль 3. По уравнению 1 определяем, сколько глюкозы при расщеплении образует это количество АТФ 1 моль (C 6 H 12 O 6 ) - 38 моль (АТФ) x моль (C 6 H 12 O 6 ) - 15 моль (АТФ) x = 0,4 моль (C 6 H 12 O 6 ) 4. Переведём количество глюкозы в граммы 1 моль (C 6 H 12 O 6 ) - 180 г 0,4 моль (C 6 H 12 O 6 ) - x г x = 72 г (C 6 H 12 O 6 ) Ответ мышцы ног за 25 мин бега израсходуют 72 г глюкозы. 21 Задачи для самостоятельного решения 1. В процессе диссимиляции произошло расщепление 17 моль глюкозы, из которых кислородному расщеплению подверглось 3 моль. Определите а) сколько молочной кислоты и углекислого газа при этом образовалось б) сколько АТФ при этом образовано в) сколько энергии ив какой форме аккумулировано в этих молекулах АТФ г) сколько кислорода израсходовано на окисление образовавшейся молочной кислоты 2. В результате диссимиляции глюкозы в клетках образовалось 5 моль молочной кислоты и 27 моль углекислого газа. Определите а) сколько всего глюкозы израсходовано б) сколько из них подверглось только неполному и сколько полному расщеплению в) сколько АТФ при этом синтезировано и сколько энергии аккумулировано г) сколько моль кислорода израсходовано на окисление образовавшейся молочной кислоты 3. Сколько энергии запасается в форме АТФ, если в процессе диссимиляции глюкозы в клетках образовалось 4 моль молочной кислоты и 21 моль CO 2 ? 4. В процессе диссимиляции произошло расщепление 15 моль глюкозы, из которых кислородному окислению подверглось 5 моль. Определить сколько энергии запасено в АТФ сколько углекислого газа выделилось 5. В процессе диссимиляции произошло расщепление 10 моль глюкозы, из которых полному расщеплению подверглось только 3 моль. Определите, 22 сколько АТФ, молочной кислоты и углекислого газа при этом образовалось 6. При выполнении вольных упражнений мышцы рук за 1 мин расходуют 12 кдж энергии. Определите, накопится ли в мышцах молочная кислота и сколько кислорода необходимо для 8 мин работы мышц, если идёт полное расщепление глюкозы 7. Мышцы ног при беге со средней скоростью за 1 мин расходуют 24 кдж энергии. Определите, сколько граммов глюкозы и моль кислорода должно быть принесено кровью к мышцам за 10 мин бега, если идет полное окисление глюкозы 8. При выполнении вольных упражнений мышцы рук за 1 мин расходуют 12 кдж энергии. Определить, насколько мин хватит мышцам энергии, образовавшейся при полном расщеплении в них 21,3 г глюкозы Раздел 5. Задачи ЕГЭ 1. В ДНК зародыша пшеницы 15% нуклеотидов с тимином. Определите содержание (в %) нуклеотидов с аденином, гуанином и цитозином в молекуле ДНК. Ответ поясните. 2. Фрагмент нуклеотидной цепи ДНК имеет последовательность ЦЦАТАГЦ. Определите нуклеотидную последовательность второй цепи и общее число водородных связей, которые образуются между двумя цепями ДНК. Объясните полученные результаты. 3. Какую длину имеет участок молекулы ДНК, в которой закодирована первичная структура инсулина, если молекула инсулина содержит 51 аминокислоту, а один нуклеотид занимает 0,34 нм вцепи ДНК Сколько тРНК 23 будет участвовать в переносе этого количества аминокислот к месту синтеза Ответ поясните. 4. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А, 100 нуклеотидов с тимином (Т, 150 нуклеотидов с гуанином Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц. Какое количество нуклеотидов с АТ, Г и Ц содержится в двуцепочечной молекуле ДНК Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК Ответ поясните. 5. В процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок. 6. Информационная часть иРНК содержит 120 нуклеотидов. Определите число аминокислот, входящих в кодируемый ею белок, число триплетов в участке гена, кодирующих первичную структуру этого белка. 7. Фрагмент цепи иРНК имеет последовательность нуклеотидов ЦЦЦАЦЦГЦАГУА. Определите последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны тРНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода. 8. Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ГТГТТТГАГЦАТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны тРНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода. 9. Последовательность нуклеотидов вцепи ДНК -ГТТЦГТААГЦАТГГГЦТ- 24 В результате мутации одновременно выпадают второй и шестой нуклеотиды. Запишите новую последовательность нуклеотидов вцепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в иРНК и последовательность аминокислот в полипептиде. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. 10. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов ГЦЦТААТТАЦГГГЦА. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода. 11. В биосинтезе полипептида участвуют молекулы тРНК с антикодонами УАЦ, УУУ, ГЦЦ, ЦАА в данной последовательности. Определите соответствующую последовательность нуклеотидов на иРНК, ДНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода. 12. Участок молекулы ДНК имеет следующий состав ГАТГААТАГТГЦТТЦ. Перечислите не менее х последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина (Т) на цитозин (Ц. 25 Таблица генетического кода (и-РНК) Первое основание Второе основание Третье основание У Ц АГУ Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир – – Цис Цис – Три У Ц А ГЦ Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц АГА Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асп Асп Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Правила пользования таблицей Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда, второй – из верхнего горизонтального ряда и третий из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота. 26 |