Молекула ДНК состоит из двух цепей, поэтому её длина равна длине одной цепи
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
ЗАДАЧИ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН В КЛЕТКЕ
Для решения задач этого типа необходимо знание уравнений диссимиляции глюкозы:
1)Уравнение неполного расщепления глюкозы (анаэробного гликолиза), происходящего при недостатке кислорода:
C6H12O6 + 2АДФ + 2H3PO4 = 2C3H6O3 + 2АТФ + 2H2O.
2)Уравнение полного (кислородного) расщепления глюкозы:
C6H12O6 + 6O2 + 38АДФ + 38H3PO4 = 6CO2 + 38АТФ + 44H2O.
3) Уравнение расщепления молочной кислоты, накопившейся в мышцах в результате анаэробного гликолиза: 2C3H6O3 + 6O2 + 36АДФ + 36H3PO4 = 6CO2 + 36АТФ + 42H2O.
При решении задач также необходимо знать, что в одной макроэргической связи молекулы АТФ аккумулируется 40кдж энергии, молекулярная масса 1 моли глюкозы (C6H12O6) - 180 г (6*12+12*1+6*16 = 180 г/моль)
ЛИНИЯ 27. В процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 720 молекул АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ поясните.
Решение:
1)В процессе энергетического обмена, в ходе кислородного этапа из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно, гликолизу, а затем полному окислению подверглось 720 : 36 = 20 молекул глюкозы.
2) При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до 2 молекул ПВК с образованием 2 молекул АТФ. Количество молекул АТФ, образовавшихся при гликолизе, равно 20 х 2 = 40
3) При полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 20 молекул глюкозы образуется 38 х 20 = 760 молекул АТФ
|
|
|
ЛИНИЯ 27. В процессе гликолиза образовались 100 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при полном окислении глюкозы в клетках эукариот? Ответ поясните.
Ответ:
1)В процессе гликолиза при расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и выделяется энергия в виде 2 молекул АТФ.
2) Если образовалось 100 молекул пировиноградной кислоты, то, следовательно, расщеплению подверглось 100 : 2 = 50 молекул глюкозы.
3) При полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
При полном окислении 50 молекул глюкозы образуется 38 х 50 = 1900 молекул АТФ
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) Определяем количество молочной кислоты, если неполному расщеплению подверглось 5 моль глюкозы:
1 моль (C6H12O6) - 2 моль (C3H6O3)
5 моль (C6H12O6) - х моль (C3H6O3) --------x = 10 моль (C3H6O3)
Определяем количество образовавшегося углекислого газа:
1 моль (C6H12O6) - 6 моль (CO2)
2 моль (C6H12O6) -x моль (CO2) x =12 моль (CO2)
Определяем количество образовавшейся АТФ:
При гликолизе: 1 моль (C6H12O6) - 2 моль (АТФ)
5 моль (C6H12O6) - x моль (АТФ) x = 10 моль (АТФ)
При полном окислении : 1 моль (C6H12O6) - 38 моль (АТФ)
2 моль (C6H12O6) - x моль (АТФ) x =76 моль (АТФ)
Общее количество АТФ - 86 моль (10 + 76).
Зная, что в АТФ запасается 40 кдж энергии, определяем общее количество аккумулированной энергии: E = 40 кдж × 86 = 3440 кдж
Определяем количество кислорода: 2 моль (C3H6O3) - 6 моль (O2)
Моль (C3H6O3) - x моль (O2)
x = 30 моль (O2)
Ответ: образовалось 10 моль C3H6O3, 12 моль CO2, 86 моль АТФ, в которых аккумулировано 3440 кдж E; на расщепление C3H6O3 необходимо 30 моль O2.
4. 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? Ответ поясните.
|
|
|
Решение:
Определяем сколько E необходимо мышцам для работы:
24 кдж × 25 мин = 600 кдж
2)Поскольку эта энергия может быть только в виде АТФ, находим моль АТФ:
600 кдж : 40 кдж (в 1 АТФ) = 15 моль АТФ
Определяем количество молекул глюкозы при расщеплении которых образуется это количество АТФ:
1 моль глюкозы (C6H12O6) - 38 моль (АТФ)
x моль (C6H12O6) --------- 15 моль (АТФ)
x = 0,4 моль (C6H12O6)
Переводим количество глюкозы в граммы:
1 моль (C6H12O6) - 180 г (6*12+12*1+ 6*16 = 180 г/моль)
0,4 моль (C6H12O6) - x г
x = 72 г (C6H12O6)
Ответ: мышцы ног за 25 мин бега израсходуют 72 г глюкозы.
ЗАДАНИЯ НА РАСЧЕТЫ ПО ФОТОСИНТЕЗУ
Растение березы потребляет 200л. Воды в сутки. При этом прирост массы этого растения составляет 900г в сутки. Рассчитайте, какое количество воды тратит растение на эвапотранспирацию (регулируемое и нерегулируемое испарение воды листьями) в сутки. Объясните свои расчеты. Молекулярная масса глюкозы-180 г/моль, молекулярная масса воды – 18 г/моль.
Элементы ответа:
1)Исходя из общего уравнения фотосинтеза на 1 молекулу глюкозы приходится 6 молекул воды (соотношение 1:6).
2)180г- 1 моль, тогда 900 г глюкозы – это 5 моль. (900:180=5)
3)На 5 моль глюкозы приходится 30 моль воды (соотношение 1:6).
|
|
|
4)30моль воды – это 540 г (0,54 кг) воды.
6) 200-0,54=199,46 л. воды в сутки тратится на эвапотранспирацию.
ЗАДАНИЯ НА РАСЧЕТЫ ПО МИТОЗУ И МЕЙОЗУ
6. ЛИНИЯ27. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет 6 х 10-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в яйцеклетке и в соматической клетке перед началом деления и после его окончания. Ответ поясните.
Элементы ответа:
1)Перед началом деления в исходной клетке количество ДНК удваивается, и масса равна
12 х 10-9 мг. (2 х 6 х 10-9 мг).
2)После окончания деления в соматической клетке количество ДНК остается таким же, как в исходной клетке: 6 х 10-9 мг
3)В половых клетках 23 хромосомы, т.е. в два раза меньше, чем в соматических клетках, значит в яйцеклетке составляет 3 х 10-9 мг (6 х 10-9 мг: 2 = 3 х 10-9 мг).
ЛИНИЯ27. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет 6 х 10-9мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядре при овогенезе перед началом деления, в конце телофазы мейоза 1 и мейоза 2. Ответ поясните.
Элементы ответа:
1)Перед началом деления в исходной клетке количество ДНК удваивается, и масса равна 12 х 10-9мг. (2 х 6 х 10-9мг.).
2)В конце телофазы мейоза1 в дочерних клетках находится половинный набор хромосом, но каждая хромосома состоит из двух хроматид, поэтому количество ДНК равно 6 х 10-9мг.
3)В конце телофазы мейоза 2 образуется одна яйцеклетка, содержащая 23 хромосомы, т.е. в два раза меньше, чем в соматических клетках, и составляет 3 х 10-9мг. (6 х 10-9мг.: 2 = 3 х 10-9мг).
ЗАДАНИЯ НА РАСЧЕТЫ ПО БИОСИНТЕЗУ БЕЛКА
ЛИНИЯ27. Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты – 110, а нуклеотида — 300. Ответ поясните.
Элементы ответа:
1)Генетический код триплетен, следовательно, белок, состоящий из 100 аминокислот, кодируют 300 нуклеотидов;
2)молекулярная масса белка 100 х 110 = 11000;
молекулярная масса гена 300 х 300 = 90000;
3) Участок ДНК тяжелее, чем кодируемый им белок, примерно в 8 раз (90 000:11 000=8,18).
9. Линия 27. В молекуле ДНК обнаружено 100 гуанидиловых нуклеотидов, которые составляют 20% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определите, сколько других нуклеотидов в этой ДНК и какова длина этого фрагмента, если расстояние между двумя нуклеотидами 0,34 нм. Ответ поясните.
Решение:
1)В ДНК гуанин комплементарен цитозину, поэтому Г= Ц= 100 (это 20%);
2)На долю тимина и аденина приходится по 30% ( 100% – (20%Г+20%Ц)= 60%, т.е. по 30%
Для вычисления количества этих нуклеотидов составляем пропорцию:
20% – 100
30% – х, отсюда х = 150.
3) Для определения длины ДНК нужно узнать, сколько всего нуклеотидов содержится в одной цепи: (100 (Г)+ 100 (Ц)+ 150(А)+150(Т)) : 2 = 250 нуклеотидов
4) Находим длину фрагмента ДНК: 250 × 0,34 = 85 (нм)
10. Линия 27. Во фрагменте молекуле ДНК обнаружено 100 нуклеотидов с тремя водородными связями, что составляет 40% от общего количества. Определите колчество аденина, гуанина, цитозина и тимина на этом фрагменте ДНК и какова длина этого фрагмента, если линейные размеры нуклеотида 0,34 нм. Ответ поясните.
Решение:
1)В ДНК тремя водородными связями соединены гуанин и цитозин , поэтому
Г+ Ц= 100 (это 40%); Гуанин =цитозин = 50
2)На долю тимина и аденина приходится по 30% ( 100% – 40% (Г+Ц))= 60%, т.е.по 30%
Для вычисления количества аденина и тимина составляем пропорцию:
40% – 100 (Г+Ц)
60% – х,
отсюда х = 150 (А+Т), аденин = тимин = 75
Молекула ДНК состоит из двух цепей, поэтому её длина равна длине одной цепи
(50 (Г)+ 50 (Ц)+ 75(А)+75(Т)) : 2 = 125 нуклеотидов
4) Длина фрагмента ДНК: 125 × 0,34 = 42,5(нм)
11. ЛИНИЯ 27. На фрагменте смысловой цепи молекулы ДНК нуклеотиды расположены в последовательности: А-А-А-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т. Определите порядок нуклеотидов в матричной цепи молекулы ДНК, объясните, каким принципом при этом вы руководствуетесь? Какова длина (в нм) этого фрагмента ДНК, если каждый нуклеотид
занимает 0,34 нм по длине цепи ДНК) и сколько (в %) содержится нуклеотидов (отдельно) в этой ДНК? Ответ поясните.
Решение: смысловая цепь комплементарна матричной и по принципу комплементарности А=Т; Т=А; Г=Ц; Ц=Г.
Смысловая цепь: А-А-А-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т …
Матричная цепь: Т-Т-Т-А- Г-А-Т-Г-Ц-А-Т-А …
Зная длину одного нуклеотида (0,34 нм) и количество нуклеотидов в одной цепи фрагмента ДНК, находим длину этого фрагмента:
Длина ДНК= 12 × 0,34нм =4,08 нм
Чтобы определить процентное содержание нуклеотидов в данной ДНК, посчитать количество нуклеотидов в двух цепях всего их 24, из них А = 9, Т = 9, Г = 3, Ц - 3.
Составляем пропорцию и находим процентный состав нуклеотидов:
24 — 100%
9 (аденин)— Х1%
Х= (9 х100):24=37,5%(А)
n(А) = n(Т) = по 37,5%, А=Т по 37,5%,
24 — 100%
3(Г)----х%
(3 х100):24 =12,5%(Г), n (Г) = n(Ц) = по 12,5%, Г=Ц по12,5%.
ОТВЕТ: длина ДНК 4,08 нм, а процентный состав: А = Т по 37,5%: Г = Ц по 12,5%.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 1069; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!