Учебное пособие «Решение элементарных биологических задач» дисциплина «Биология»
методическая разработка по биологии на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Кировское областное государственное образовательное автономное учреждение среднего профессионального образования

«Колледж промышленности и автомобильного сервиса»

Учебное пособие

«Решение элементарных биологических задач»

дисциплина

«Биология»

 для студентов КОГОАУ СПО КПиАС, обучающихся

по специальности «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»

(очная форма обучения)

Киров, 2016

Краткая аннотация учебного пособия:

Учебное пособие по дисциплине «Биология» составлено в соответствии с федеральным компонентом государственного образовательного стандарта среднего общего образования по биологии.

Учебное пособие включает в себя алгоритм и пример решения задач, задачи для самостоятельного решения, список рекомендуемой литературы, терминологический словарь. Учебное пособие предназначено для использования обучающимися на занятиях биологии по соответствующим темам.

Содержание

Пояснительная записка

Учебное пособие по дисциплине «Биология» составлено в соответствии с учебным планом по специальности «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», программой дисциплины.

Учебное пособие предназначено для самостоятельного решения задач на занятиях по изученной теме и подготовки к занятиям по дисциплине студентам очной формы обучения.

Учебное пособие содержит: словари основных понятий и терминов, методические рекомендации по решению задач, задачи для самостоятельного решения, список рекомендуемой литературы.

Глава 1. Цитология

Тема 1.1 Словарь основных терминов и понятий 

Кроссинговер — обмен участками гомологичных хромосом, происходит в профазу I мейоза

Митоз – непрямое деление эукариотической клетки, при котором происходит равномерное, одинаковое распределение генетической информации между двумя дочерними клетками 

Амитоз – прямое, «неправильное» деление клетки. Первым описал амитоз Роберт Ремак. Хромосомы не спирализуются, репликации ДНК не происходит, нити веретена деления не образуются, ядерная мембрана не распадается. Происходит перетяжка ядра, с образованием двух неполноценных ядер, с , как правило, неравномерно распределенной наследственной информацией. Иногда даже клетка не делится, а просто образуется двухядерной. После амитоза клетка теряет способность к митозу. Этот термин ввел в употребление Вальтер Флеминг.

Мейоз – деление эукариотической клетки, в результате которого образуются гаплоидные клетки. Мейоз представляет собой два последовательных деления, между которыми не происходит репликации ДНК – поэтому и набор гаплоидный.

Гаплоидные клетки (n) – клетки содержащие одинарный набор хромосом, вместо стандартного диплоидного (2n).   Унивалент – неспаренные, единичные хромосомы.

Диплоид  -  организм, клетки тела которого имеют двойной (диплоидный; 2n) набор хромосом. Например, у человека 23 пары хромосом (n = 23; 2n = 46), у лука 8 пар хромосом (n = 8; 2n = 16). Переход от диплоидного состояния К гаплоидному осуществляется при первом мейотическом делении, обеспечивающем образование половых клеток  -  гамет. При слиянии гамет восстанавливается диплоидное число хромосом.

Кариотип  -  хромосомный набор, совокупность признаков хромосом (их число, размеры, форма и детали микроскопического строения) в клетках тела организма

того или иного вида. Понятие введено советским генетиком Г. А. Левитским (1924). Кариотип  -  одна из важнейших генетических характеристик вида, поскольку каждый вид имеет свой кариотип, отличающийся от кариотипа близких видов.

Оперон  -  участок генетического материала (группа генов), транскрипция которого осуществляется на одну молекулу информационной РНК.

Синапсис (конъюгация) – тесное сближение гомологичных хромосом, происходит в профазу I мейоза перед кроссинговером.

Рекомбинация генов – перетасовка генов.

Нити веретена деления – состоящая из микротрубочек структура, образующаяся при делении клетки. Служит «рельсами» по которым растаскиваются хромосомы. Образуются центриолями клеточного центра.

Центромера – место соединения сестринских хроматид и прикрепления нити веретена деления.  

Обмен веществ — (метаболизм), совокупность всех химических соединений и всех видов превращений веществ и энергии в организмах, обеспечивающий развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий. 

Метаболизм – совокупность процессов обмена веществ и энергии 
Состоит из процессов:

1. синтеза (синонимы — анаболизм, ассимиляция), идет с поглощением энергии.

2. распада (синонимы — катаболизм, диссимиляция) —

 Катаболизм, диссимиляция — это реакции расщепления и окисления сложных органических веществ с выделением энергии в виде тепла и АТФ.  

АТФ — Аденозинтрифосфорная кислота (аденозинтрифосфорная кислота — универсальный биологический аккумулятор энергии.  Состоит из азотистого основания аденина, пятиатомного сахара – рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

Фотосинтез – процесс синтеза глюкозы и других органических веществ из углекислого газа и воды за счет энергии солнечного света.

Хемосинтез – один из способов автотрофного питания.

Молекула — наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Состоит из атомов, соединенных химическими связями. Количественный и качественный её состав передаёт химическая формула. Число атомов в молекуле химического соединения может быть различным: от двух до сотен тысяч, например в молекуле белков. Молекула полимера называется макромолекулой.

Аминокислоты  -  класс органических соединений, объединяющих в себе свойства кислот и аминов, т. е. содержащих наряду с карбоксильной группой  -  СООН аминогруппу  -  NH2. Все белки при полном гидролизе (расщеплении с присоединением воды) распадаются до свободных аминокислот, играющих роль мономеров в полимерной белковой молекуле. При биосинтезе белка порядок, последовательность расположения аминокислот задаются генетическим кодом, записанным в химической структуре ДНК.

Нуклеиновые кислоты — (полинуклеотиды), высокомолекулярные органические соединения, образованные остатками нуклеотидов. В зависимости от того, какой углевод входит в состав нуклеиновой кислоты — дезоксирибоза или рибоза, различают дизоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. Последовательность нуклеотидов определяет их первичную структуру. Нуклеиновые кислоты присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению и передаче генетической информации, участвуют в механизмах, при помощи которых она реализуется в процессе синтеза клеточных белков. В организме находятся в свободном состоянии и в комплексе с белками (нуклеопротеиды).

Нуклеотиды — (нуклеозидфосфаты), состоят из азотистого основания (пуринового или пиримидинового), углевода (рибозы или дезоксирибозы) и одного или нескольких остатков фосфорной кислоты. Соединения из одного, двух, трёх, нескольких или многих остатков нуклеотидов называются соответственно моно-, ди-, три-, олиго- или полинуклеотидами. Нуклеотиды — составная часть нуклеиновых кислот, коферментов и других биологически активных соединений.

Триплет  -  комбинация из трёх последовательно расположенных нуклеотидов в молекуле нуклеиновой кислоты.

Хроматин  -  нуклеопротеид клеточного ядра, составляющий основу хромосом

Хромосома  -  самовоспроизводящийся структурный элемент ядра клетки, содержащий ДНК, в которой заключена генетическая (наследственная) информация. Число, размер и форма хромосом строго определены и специфичны для каждого вида. Отдельная хромосома состоит из одной или нескольких пар хромонем. Различают гомологичные (парные, соответствующие) и негомологичные хромосомы. В виде чётких структур хромосомы различимы в микроскоп только при делении клеток.

Хромосомный набор  -  совокупность хромосом, заключённая в ядре любой клетки тела растительного или животного организма; характеризуется постоянным для каждого биологического вида числом хромосом, определённой их величиной и морфологическими особенностями.

ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота, высокополимерное природное соединение, содержащееся в ядрах клеток живых организмов. ДНК — носитель генетической информации, её отдельные участки соответствуют определённым генам. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных одна вокруг другой в спираль. Цепи построены из большого числа мономеров четырех типов — нуклеотидов,специфичность которых определяется одним из четырех азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин). Сочетания трех рядом стоящих нуклеотидов в цепи ДНК составляют код генетический. Нарушения последовательности нуклеотидов в цепи ДНК приводят к наследственным изменениям в организме — мутациям. ДНК точно воспроизводится при делении клеток, что обеспечивает в ряду поколений клеток и организмов передачу наследственных признаков и специфических форм обмена веществ.

РНК — рибонуклеиновая кислота, высокомолекулярное органическое соединение, тип нуклеиновых кислот. Образованы нуклеотидами в которые входят аденин, гуанин, цитозин, урацил и сахар рибоза (в ДНК вместоурацила — тимин, а вместо рибозы — дезоксирибоза). В клетках живых организмов участвуют в реализации генетической информации. Три основных вида: матричные или информационные, транспортные и рибосомальные. У многих вирусов (так называемых РНК содержащих) вещество наследственности.

Биосинтез  -  процесс образования необходимых организму органических веществ из более простых соединений, протекающий в его клетках с участием ферментов. В ходе биосинтеза из исходных веществ образуются более сложные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и др.

Биосинтез белка  -  процесс образования белка из аминокислот в клетках живых организмов. Биосинтез белка происходит на рибосомах, состоящих из почти равных количеств рибосомной РНК (р - РНК) и белков.

ДНК - редупликация  -  самоудвоение молекулы ДНК или (у некоторых вирусов) РНК, при котором двойная спираль молекулы сначала разделяется на две полинуклеотидные цепи, а затем на каждой из образовавшихся цепей из свободных нуклеотидов интерфазного ядра в соответствии с правилом комплементарности азотистых оснований достраиваются дополняющие дочерние цепи. Каждая вновь образовавшаяся молекула ДНК состоит из одной материнской полинуклеотидной нити и комплементарной ей дочерней нити. Процесс ДНК - редупликации лежит в основе автодупликации хромосом.

Принцип комплементарности  -  взаимное соответствие, обеспечивающее связь дополняющих друг друга структур (макромолекул, молекул, радикалов) и определяемое их химическими свойствами. Комплементарность цепей нуклеиновых кислот основана на взаимодействии входящих в их состав азотистых оснований. Только при расположении аденина (А) в одной цепи против тимина (Т) (или урацила (У)) в другой, и гуанина (г)  -  против цитозина (Ц), в этих цепях между основаниями возникают водородные связи.

Транскрипция  -  биосинтез РНК на матрице ДНК, в ходе которого последовательность нуклеотидов ДНК переписывается в нуклеотидную последовательность РН К. Осуществляется в клетках организма.

Трансляция  -  процесс биосинтеза полипептидных цепей белков в живых клетках. Заключается в считывании генетической информации, представленной в

виде последовательности нуклеотидов в молекулах информационных

РНК (и - РНК), причём нуклеотидная последовательность и - РНК определяет последовательность аминокислот в синтезируемых белках. Трансляция осуществляется рибосомами, с которыми связываются и - РНК и активированные аминокислотные производные транспортных РНК (т - РНК).

Тема 1.2. Типы задач по цитологии

Задачи по цитологии можно разбить на семь основных типов.

Первый тип связан с определением процентного содержания нуклеотидов в ДНК Ко второму типу относятся расчетные задачи, посвященные определению количества аминокислот в белке, а также количеству нуклеотидов и триплетов в ДНК или РНК. Задачи по цитологии типов 3, 4 и 5 посвящены работе с таблицей генетического кода, а также требуют знаний по процессам транскрипции и трансляции.

 Шестой тип основан на знаниях об изменениях генетического набора клетки во время митоза и мейоза, а седьмой тип проверяет у учащегося усвоения материала по диссимиляции в клетке эукариот.

Тема 1.3. Алгоритм решения задач по цитологии

Ниже предложены решения задач всех типов и приведены примеры для самостоятельной работы. В приложении дана таблица генетического кода, используемая при решении.

Решение задач первого типа

Основная информация:

• В ДНК существует 4 разновидности нуклеотидов: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).
• В 1953 г Дж.Уотсон и Ф.Крик открыли, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль.
• Цепи комплементарны друг другу: напротив аденина в одной цепи всегда находится тимин в другой и наоборот (А-Т и Т-А); напротив цитозина — гуанин (Ц-Г и Г-Ц).
• В ДНК количество аденина и гуанина равно числу цитозина и тимина, а также А=Т и Ц=Г (правило Чаргаффа).

Задача: в молекуле ДНК содержится 17% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.

Решение: количество аденина равно количеству тимина, следовательно, тимина в этой молекуле содержится 17%. На гуанин и цитозин приходится 100% — 17% — 17% = 66%. Т.к. их количества равны, то Ц=Г=33%.

Решение задач второго типа

Основная информация:

• Аминокислоты, необходимые для синтеза белка, доставляются в рибосомы с помощью т-РНК. Каждая молекула т-РНК переносит только одну аминокислоту.
• Информация о первичной структуре молекулы белка зашифрована в молекуле ДНК.
• Каждая аминокислота зашифрована последовательностью из трех нуклеотидов. Эта последовательность называется триплетом или кодоном.

Задача: в трансляции участвовало 30 молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

Решение: если в синтезе участвовало 30 т-РНК, то они перенесли 30 аминокислот. Поскольку одна аминокислота кодируется одним триплетом, то в гене будет 30 триплетов или 90 нуклеотидов.

Решение задач третьего типа

Основная информация:

• Транскрипция — это процесс синтеза и-РНК по матрице ДНК.
• Транскрипция осуществляется по правилу комплементарности.
• В состав РНК вместо тимина входит урацил

Задача: фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ААГГЦТАЦГТТГ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка. 

Решение: по правилу комплементарности определяем фрагмент и-РНК и разбиваем его на триплеты: УУЦ-ЦГА-УГЦ-ААУ. По таблице генетического кода определяем последовательность аминокислот: фен-арг-цис-асн.

Решение задач четвертого типа

Основная информация:

• Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов в т-РНК, комплементарных нуклеотидам кодона и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.
• Молекула и-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.
• В состав ДНК вместо урацила входит тимин.

Задача: фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГАУГАГУАЦУУЦААА. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК. 

Решение: разбиваем и-РНК на триплеты ГАУ-ГАГ-УАЦ-УУЦ-ААА и определяем последовательность аминокислот, используя таблицу генетического кода: асп-глу-тир-фен-лиз. В данном фрагменте содержится 5 триплетов, поэтому в синтезе будет участвовать 5 т-РНК. Их антикодоны определяем по правилу комплементарности: ЦУА, ЦУЦ, АУГ, ААГ, УУУ. Также по правилу комплементарности определяем фрагмент ДНК (по и-РНК!!!): ЦТАЦТЦАТГААГТТТ.

Решение задач пятого типа

Основная информация:

• Молекула т-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.
• Не забудьте, что в состав РНК вместо тимина входит урацил.
• Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.

Задача: фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТТАГЦЦГАТЦЦГ. Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Решение: определяем состав молекулы т-РНК: ААУЦГГЦУАГГЦ и находим третий триплет — это ЦУА. Это антикодону комплементарен триплет и-РНК — ГАУ. Он кодирует аминокислоту асп, которую и переносит данная т-РНК.

Решение задач шестого типа

Основная информация:

• Два основных способа деления клеток — митоз и мейоз.
• Изменение генетического набора в клетке во время митоза и мейоза.

Задача: в клетке животного диплоидный набор хромосом равен 34. Определите количество молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза.

Решение: По условию, 2n=34. Генетический набор:

• перед митозом 2n4c, поэтому в этой клетке содержится 68 молекул ДНК;
• после митоза 2n2c, поэтому в этой клетке содержится 34 молекулы ДНК;
• после первого деления мейоза n2c, поэтому в этой клетке содержится 34 молекул ДНК;
• после второго деления мейоза nc, поэтому в этой клетке содержится 17 молекул ДНК.

Решение задач седьмого типа

Основная информация:

• Что такое обмен веществ, диссимиляция и ассимиляция.
• Диссимиляция у аэробных и анаэробных организмов, ее особенности.
• Сколько этапов в диссимиляции, где они проходят, какие химические реакции проходят во время каждого этапа.

Задача: в диссимиляцию вступило 10 молекул глюкозы. Определите количество АТФ после гликолиза, после энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.

Решение: запишем уравнение гликолиза: С6Н12О6 = 2ПВК + 4Н + 2АТФ. Поскольку из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы ПВК и 2АТФ, следовательно, синтезируется 20 АТФ. После энергетического этапа диссимиляции образуется 36 молекул АТФ (при распаде 1 молекулы глюкозы), следовательно, синтезируется 360 АТФ. Суммарный эффект диссимиляции равен 360+20=380 АТФ.

Примеры решения задач

1.Одна из цепочек ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГТ АНД ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ ... Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?

Решение.По принципу комплементарности достраиваем вторую цепочку (А-Т, Г-Ц). Она будет выглядеть так: ТЦА ТГГ ЦТА ТГА ГЦТ AAAТГЦ ...

2.Большая из двух цепей белка инсулина (так называемая цепь В) начинается со следующих аминокислот: фенилаланин-валин-аспарагин-глутаминовая кислота-гистидин-лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.

Решение.Поскольку одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, точную структуру иРНК и участка ДНК определить невозможно, структура может варьировать. Используя принцип комплементарности нуклеотидов и таблицу генетического кода получаем один из вариантов:

УУУ-ГУУ-ГАУ-ГАА-УАУ-ЦУУ

3.Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: ЦГГ ЦГЦ ТЦАAAAТЦГ. Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвертого нуклеотида?

Решение.Используя принцип комплементарности соединения оснований водородными связями и таблицу генетического кода, делаем все как в предыдущей задаче:

При удалении из гена четвертого нуклеотида - Ц произойдут заметные изменения - уменьшится количество и состав аминокислот в белке:

4.При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны в иРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, ГУУ, АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони, если у здорового человека в моче содержатся аминокислоты аланин, серии, глутаминовая кислота и глицин.

Решение.Используя таблицу генетического кода, определим аминокислоты, которые кодируются указанными триплетами. Это изолейцин, валин, метионин, серии, лейцин, тирозин, валин, изолейцин. Таким образом, в моче больного только одна аминокислота (серии) такая же как у здорового человека, остальные шесть - новые, а три, характерные для здорового человека, отсутствуют.

5.Исследования показали, что в иРНК содержится 84% гуанина, 18% урацила, 28% цитозина, 20% аденина. Определите процентный состав азотистых оснований в участке ДНК, являющегося матрицей для данной иРНК.

Решение.Очевидно, что 34% гуанина в иРНК в смысловой (считываемой) цепи ДНК будут составлять 34% цитозина, соответственно, 18% урацила - 18% аденина, 28% цитозина - 28% гуанина, 20% аденина - 20% тимина (по принципу комплементарности оснований нуклеотидов). Суммарно А + Т и Г + Ц в смысловой цепи будет составлять: А + Т = 18% + 20% = 38%, Г + Ц = 28% + 34% = 62%. В антисмысловой (некодируемой) цепи (ДНК - двухцепочечная молекула) суммарные показатели будут такими же, только процент отдельных оснований будет обратный: А + Т = 20% + 18% - 38%, Г + Ц -34% + 28% = 62%. В обеих же цепях в парах комплиментарных оснований будет поровну, т. е. аденина и тимина - по 19%, гуанина и цитозина по 31%.

6.Цепь А инсулина быка в 8-м звене содержит аланин, а лошади - треонин, и 9-м анонс; соответственно серии и глицин. Что можно сказать о происхождении инсулинов?

Решение. Посмотрим, какими триплетами в иРНК кодируются упомянутые в условии задачи аминокислоты, и для удобства сравнения составим небольшую таблицу:

Поскольку аминокислоты кодируются разными триплетами, взяты триплеты, минимально отличающиеся друг от друга. В данном случае у лошади и быка в 8-м и 9-м звеньях изменены аминокислоты в результате замены первых нуклеотидов в триплетах иРНК: гуанин заменен на аденин (или наоборот). В двухцепочечной ДНК это будет равноценно замене пары Ц-Г на Т-А (или наоборот). Следовательно, отличия цепей А инсулина быка и лошади обусловлены транзициями в участке молекулы ДНК, кодирующей 8-е и 9-е звенья цепи А инсулинов быка и лошади.

Разделение на триплеты.

1)Т-А-Ц-Ц-Г-А-Т-Т-Т-А-Т

Решение. ТАЦ, ЦГА , ГТТ,

2)Образование аминокислот через ДНК.

ТТЦ –глн

ЦЦТ _глн

АТТ- ---

ЦАГ-вал

3) РНК УУА – лей

АУЦ- иле

4)Переписывание информации через ДНК в РНК.

Ц-А-Т-Г-Ц-А-Ц-А

 \   \   \   \   \   \   \

  Г У А Ц Г У Г У

5) Построение второй цепочки ДНК.

Ц-А-Т-Т-А-Ц

 \   \   \   \   \  \

 Г Т А А Т Г

6)Аминокислоты образуются следующими

Сер – РНК: УЦУ , УЦЦ, УЦА, АГУ, АГЦ,

Цис – ДНК: АЦА , АЦГ

7) Одна из цепочек ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГТ АНД ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ ... Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?

 Решение. По принципу комплементарности достраиваем вторую цепочку (А-Т, Г-Ц). Она будет выглядеть так: ТЦА ТГГ ЦТА ТГА ГЦТ AAA ТГЦ ...

8) Большая из двух цепей белка инсулина (так называемая цепь В) начинается со следующих аминокислот: фенилаланин-валин-аспарагин-глутаминовая кислота-гистидин-лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.

 Решение. Поскольку одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, точную структуру иРНК и участка ДНК определить невозможно, структура может варьировать. Используя принцип комплементарности нуклеотидов и таблицу генетического кода получаем один из вариантов: 

9) Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: ЦГГ ЦГЦ ТЦА AAA ТЦГ ... . Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвертого нуклеотида?

10) При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны в иРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, ГУУ, АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони, если у здорового человека в моче содержатся аминокислоты аланин, серии, глутаминовая кислота и глицин.

Решение. Используя таблицу генетического кода, определим аминокислоты, которые кодируются указанными триплетами. Это изолейцин, валин, метионин, серии, лейцин, тирозин, валин, изолейцин. Таким образом, в моче больного только одна аминокислота (серии) такая же как у здорового человека, остальные шесть - новые, а три, характерные для здорового человека, отсутствуют.

11). Исследования показали, что в иРНК содержится 84% гуанина, 18% урацила, 28% цитозина, 20% аденина. Определите процентный состав азотистых оснований в участке ДНК, являющегося матрицей для данной иРНК.

Решение. Очевидно, что 34% гуанина в иРНК в смысловой (считываемой) цепи ДНК будут составлять 34% цитозина, соответственно, 18% урацила - 18% аденина, 28% цитозина - 28% гуанина, 20% аденина - 20% тимина (по принципу комплементарности оснований нуклеотидов). Суммарно А + Т и Г + Ц в смысловой цепи будет составлять: А + Т = 18% + 20% = 38%, Г + Ц = 28% + 34% = 62%. В антисмысловой (некодируемой) цепи (ДНК - двухцепочечная молекула) суммарные показатели будут такими же, только процент отдельных оснований будет обратный: А + Т = 20% + 18% - 38%, Г + Ц - 34 % + 28% = 62%. В обеих же цепях в парах комплиментарных оснований будет поровну, т. е. аденина и тимина - по 19%, гуанина и цитозина по 31%.

12). Цепь А инсулина быка в 8-м звене содержит аланин, а лошади - треонин, и 9-м анонс; соответственно серии и глицин. Что можно сказать о происхождении инсулинов?

Решение. Посмотрим, какими триплетами в иРНК кодируются упомянутые в условии задачи аминокислоты, и для удобства сравнения составим небольшую таблицу:

  Поскольку аминокислоты кодируются разными триплетами, взяты триплеты, минимально отличающиеся друг от друга. В данном случае у лошади и быка в 8-м и 9-м звеньях изменены аминокислоты в результате замены первых нуклеотидов в триплетах иРНК: гуанин заменен на аденин (или наоборот). В двухцепочечной ДНК это будет равноценно замене пары Ц-Г на Т-А (или наоборот). Следовательно, отличия цепей А инсулина быка и лошади обусловлены транзициями в участке молекулы ДНК, кодирующей 8-е и 9-е звенья цепи А инсулинов быка и лошади.

Тема 1.4. Задачи для самостоятельного решения

1. В молекуле ДНК содержится 31% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.

2. В трансляции участвовало 50 молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

3.Фрагмент ДНК состоит из 72 нуклеотидов. Определите число триплетов и нуклеотидов в иРНК, а также количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка.

4. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ГГЦТЦТАГЦТТЦ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка (для этого используйте таблицу генетического кода).

5.Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

6. Фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов АГЦЦГАЦТТГЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

7.В клетке животного диплоидный набор хромосом равен 20. Определите количество молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза.

8.В диссимиляцию вступило 15 молекул глюкозы. Определите количество АТФ после гликолиза, после энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.

9.В цикл Кребса вступило 6 молекул ПВК. Определите количество АТФ после энергетического этапа, суммарный эффект диссимиляции и количество молекул глюкозы, вступившей в диссимиляцию.

10. В основе строения молекул ДНК лежит принцип комплементарности. Фрагмент одной ДНК имеет следующий состав: А – А – Т – Г – Ц – Ц – Т – Г – А. Постройте общее число нуклеотидов в полученном отрезке молекул ДНК.

11.Матричная цепь ДНК имеет следующие чередования нуклеотидов: ТАЦ – АГГ – ТТТ – ААЦ – ГЦЦ. Построить на данном отрезке цепи ДНК комплементарную цепь; цепь и-РНК; участок белковой молекулы. Выяснить как изменяется состав и последовательность аминокислот в синтезируемом белке, если в исходной цепи ДНК произойдет мутация (выпадение первого тимина между вторым и четвертым нуклеотидами).

12. В одной исследовательской лаборатории изучен участок одной из цепочек молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Оказалось, что он состоит из 24 мономеров-нуклеотидов: ГТГ ТАА ЦГА ЦЦГ АТА ЦТГ ТАЦ АЦЦ ... . Каково строение соответствующего участка второй цепочки той же молекулы ДНК?

13.Молекула ДНК распалась на две цепочки. Одна из них имеет строение: ТАГ АЦТ ГГТ АЦА ЦГТ ГГТ ГАТ ТЦА ... . Какое строение будет иметь вторая молекула ДНК, когда указанная цепочка достроится до полной двухцепочечной молекулы?

14. Полипептидная цепь одного белка животных имеет следующее начало: лизин — глутамин — треонин — аланин — аланин — аланин — лизин... С какой последовательности нуклеотидов начинается ген, соответствующий этому белку?

15. Одна из цепей рибонуклеазы (фермента поджелудочной железы) состоит из 16 аминокислот: Глу — Гли — Асп — Про — Тир — Вал — Про — Вал — Про — Вал — Гис — Фен—Асн — Ала — Сер — Вал. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть рибонуклеазы.

16. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК кодируется участок белка, если он имеет следующее строение: пролин — валин — аргинин — пролин — лейцин — валин — аргинин?

17. Меньшая цепь мономеров в молекуле инсулина (так называемая цепь А) заканчивается такими аминокислотами: лейцин — тирозин — аспарагин — тирозин — цистеин — аспарагин. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК кодируется данная цепь молекулы?

18. Какая последовательность аминокислот кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: ЦЦТ АГТ ГТГ ААЦ ЦАТ ТЦА?

19. С. какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов: АЦГ ЦЦЦ АТГ ЩЦ ГГТ АЦЦ? Каким станет начало полипептидной цепи синтезируемого белка, если под влиянием рентгеновских лучей пятый нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК?

20. Определите порядок следования аминокислот в участке молекулы белка, если известно, что он кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: ТГА ТЩ ГТТ ТАТ ГЦГ ЦЦЦ. Как изменится белок, если химическим путем будут удалены девятый и тринадцатый нуклеотиды?

21. Назовите последовательные мономеры участка молекулы белка, который синтезируется на основе информации, «записанной» в молекуле ДНК таким порядком нуклеотидов: ТЦТ ЦЦЦ AAA ААГ АТА ИГ ЦАТ. Как отразится на строении белка выпадение из молекулы ДНК первого нуклеотида?

22.В иРНК последний кодон AAA изменен в УАА. Какой нуклеотид заменен в антисмысловой цепи ДНК? К чему это может привести?

23.У человека, больного цистинурией с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны иРНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, АУА. У здорового человека в моче обнаруживаются аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин. Выделение каких аминокислот характерно для больных цистинурией?

24.Известно, что четвертый пептид гемоглобина А содержит 8 аминокислот в следующей последовательности: Вал — Гис — Лей — Тре — Про — Глу — Глу — Лиз. В гемоглобине S шестая аминокислота (глутаминовая) замещена валином, в гемоглобине С - лизином, а в гемоглобине G седьмая аминокислота (глутаминовая) замещена глицином. Как отразилась мутация в участке ДНК, контролирующем последовательность аминокислот в четвертом пептиде гемоглобинов, на процентный состав азотистых оснований?

25.Молекула гемоглобина А состоит из двух ά- и двух β-цепей полипептидов, соединенных с группой гема (железосодержащая часть гемоглобина). Каждая из цепей содержит около 140 аминокислот. Сколько примерно пар нуклеотидов содержит каждый из участков молекулы ДНК, контролирующий синтез этих цепей полипептидов?

26.Какую длину имеет участок ДНК, кодирующий синтез инсулина, который содержит 51аминокислоту в двух цепях, если один нуклеотид занимает 3,4 А (ангстрема) цепи ДНК? 1 А = 0,1 нм (нанометра) = 0,0001 мкм (микрометра) = 0,0000001 мм = 0,00000000001 м.

27.Начальный участок цепи В инсулина представлен следующими аминокислотами: Фен — Вал — Асп — Глн — Гис — Лей — Цис — Лей — Цис — Гли — Сер — Лиз. Определите количественные соотношения в цепи ДНК, кодирующей этот участок ДНК.

28. Содержание нуклеотидов в цепи иРНК следующее: аденилового - 27%, гуанилового - 35%, цитидилового - 18%, урацилового - 20%. Определите процентный состав нуклеотидов участка молекулы ДНК (гена), являющегося матрицей для этой иРНК.

29.Какую длину имеет участок молекулы ДНК, кодирующий миоглобин современных животных, если миоглобин (белок мышц) содержит одну цепь со 155 аминокислотами? Расстояние между двумя соседними нуклеотидами равно 3,4 А.

30. Одна из цепей фрагмента молекулы ДНК имеет следующее строение:

Г – Ц – А – Т – А – Т – Ц – Г – Т.

А) Укажите строение противоположной цепи.

Б) Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК, построенной на этом участке цепи ДНК.

В) Определите первичную структуру белка, закодированного в данном и-РНК.

31.  На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности:

А – А – Г – Т – Ц – Т – А – Г – Ц- А – Г – Ц.

А) Укажите строение противоположной цепи.

Б) Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК, построенной на этом участке цепи ДНК.

В) Определите первичную структуру белка, закодированного в данном и-РНК.

Г) Сколько (в%) содержится нуклеотидов (по отдельности) в данном фрагменте?

32. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего количества нуклеотидов этой ДНК. Определите:

А) Сколько содержится других нуклеотидов ( по отдельности) в этой молекуле ДНК;

Б) Какова длина ДНК.

33. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности:

Т – Ц – Г – А – Ц – Ц – А – Т – Ц — А – Г – Ц.

А) Укажите строение противоположной цепи.

Б) Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК, построенной на этом участке цепи ДНК.

В) Определите первичную структуру белка, закодированного в данном и-РНК.

Г) Сколько (в%) содержится нуклеотидов (по отдельности) в данном фрагменте?

34. Дано:

Т=250 или 22,5%

Решение:

Найти:

1.А,Г,Ц всего и в %.

2. длину ДНК.

Составьте условие задачи и решите её.

35. В процессе диссимиляции произошло расщепление 4 молей глюкозы, из которых полному расщеплению подверглись только 3 моля.

Определите:

А) Сколько образуется молей молочной кислоты?
Б) Сколько молей АТФ синтезировано?
В) Какое количество энергии в них аккумулировано?
Г) Сколько молей СО2 образовалось?
Д) Сколько молей О2 израсходовано?

36. В процессе диссимиляции произошло расщепление 13 молей глюкозы, из которых полному расщеплению подверглись только 5 молей.

Определите:

А) Сколько молей молочной кислоты образовалось?
Б) Сколько при этом образовалось АТФ?
В) Какое количество энергии в них аккумулировано?
Г) Сколько молей СО2 образовалось?
Д) Сколько молей О2 израсходовано?

Задача 3. При выполнении упражнений мышцы обеих рук за 1 мин расходуют 20 кДж энергии. Определите:

А) Сколько всего израсходуют мышцы за 15 мин при условии, что кислород в мышцы доставляется кровью в достаточном количестве?
Б) Накапливается ли молочная кислота в мышцах?

Глава 2. Генетика

Тема 2.1 Словарь основных терминов и понятий. Генетическая символика

Генетическая символика

Символика — перечень и объяснение условных названий и терминов, употребляемых в какой-либо отрасли науки.

Основы генетической символики были заложены Грегором Менделем, применившим буквенную символику для обозначения признаков.

Доминантные признаки были обозначены заглавными буквами латинского алфавита А, В, С и т.д., рецессивные — малыми буквами — а, в, с и т.д. Буквенная символика, предложенная Менделем, по сути, алгебраическая форма выражения законов наследования признаков.

Для обозначения скрещивания принята следующая символика.

Родители обозначаются латинской буквой Р (Parents — родители), затем рядом записывают их генотипы. Женский пол обозначают сим волом ♀ (зеркало Венеры), мужской — ♂ (щит и копье Марса). Между родителями ставят знак «х», обозначающий скрещивание. Генотип женской особи пишут на первом месте, а мужской -  на втором.

Первое по коление обозначается F1 (Filli — дети), второе поколение — F2 и т.д. Рядом приводят обозначения генотипов потомков.

Словарь основных терминов и понятий

Аллели (аллельные гены) — разные формы одного гена, возникшие в результате мутаций и расположенные в одинаковых точках (локусах) парных гомологичных хромосом.

Альтернативные признаки – взаимоисключающие, контрастные признаки.

Гаметы (от греч. «гаметес» – супруг) – половая клетка растительного или животного организма, несущая один ген из аллельной пары. Гаметы всегда несут гены в «чистом» виде, т.к. образуются путем мейотического деления клеток и содержат одну из пары гомологичных хромосом.

Ген (от греч. «генос» – рождение) – участок молекулы ДНК, несущий информацию о первичной структуре одного конкретного белка.

Гены аллельные – парные гены, расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом.

Генотип — совокупность наследственных задатков (генов) организма.

Гетерозигота (от греч. «гетерос» – другой и зигота) – зигота, имеющая два разных аллеля по данному гену (Аа, Вb).  

Гетерозиготными называют особей, получивших от родительских особей разные гены. Гетерозиготная особь в потомстве дает расщепление по данному признаку.

Гомозигота (от греч. «гомос» – одинаковый и зигота) – зигота, имеющая одинаковые аллели данного гена (оба доминантные или оба рецессивные).  

Гомозиготными называют особей, получивших от родительских особей одинаковые наследственные задатки (гены) по какому-то конкретному признаку. Гомозиготная особь в потомстве не дает расщепления.

Гомологичные хромосомы (от греч. «гомос» – одинаковый) – парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам, набору генов. В диплоидной клетке набор хромосом всегда парный: одна хромосома из пары материнского происхождения, вторая – отцовская.

 Таким образом, по генотипу особи могут быть гомозиготными (АА или аа) или гетерозиготными (Аа).

Доминантный признак (ген) – преобладающий, проявляющийся – обозначается заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С и т. д.

Рецессивный признак (ген) – подавляемый признак – обозначается соответствующей строчной буквой латинского алфавита: а, b с и т. д

Скрещивание анализирующее – скрещивание испытуемого организма с другим, являющимся по данному признаку рецессивной гомозиготой, что позволяет установить генотип испытуемого.

Скрещивание дигибридное – скрещивание форм, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков.

Скрещивание моногибридное – скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков.

Чистые линии – организмы, гомозиготные по одному или нескольким признакам и не дающие в потомстве проявления альтернативного признака.

Фен – признак.

Фенотип — совокупность всех внешних признаков и свойств организма, доступных наблюдению и анализу.

Тема 2.2 Алгоритм решения генетических задач

Внимательно прочтите уровень задачи.

Сделайте краткую запись условия задачи.

Запишите генотипы и фенотипы скрещиваемых особей.

Определите и запишите типы   гамет,  которые образуют скрещиваемые особи.

Определите и запишите генотипы и фенотипы  полученного от скрещивания потомства.

Проанализируйте результаты скрещивания. Для этого определите количество классов потомства по фенотипу и генотипу и запишите их в виде числового соотношения.

Запишите ответ на вопрос задачи.

(При решении задач по определённым темам последовательность этапов может изменяться, а их содержание модифицироваться.)

Тема 2.3 Оформление задач

Первым  принято записывать генотип женской особи, а затем – мужской (верная запись - ♀ААВВ  х  ♂аавв;  неверная запись - ♂аавв  х  ♀ААВВ).

Гены одной аллельной пары всегда пишутся рядом (верная запись – ♀ААВВ; неверная запись ♀АВАВ).

При записи генотипа , буквы, обозначающие признаки, всегда пишутся в алфавитном порядке, независимо, от того, какой признак – доминантный или рецессивный – они обозначают (верная запись - ♀ааВВ  ; неверная запись -♀ ВВаа).

  Если известен только фенотип особи, то при записи её генотипа пишут лишь те гены, наличие которых бесспорно.  Ген, который невозможно определить по фенотипу, обозначают значком «_» (например, если жёлтая окраска (А) и гладкая форма  (В) семян гороха –  доминантные признаки, а зелёная окраска (а) и морщинистая форма (в) – рецессивные, то генотип особи с жёлтыми морщинистыми семенами записывают следующим образом: А_вв).

Под генотипом всегда пишут фенотип.

Гаметы записывают, обводя их кружком (А).

У особей определяют и записывают типы гамет, а не их количество

     верная запись                                                        неверная запись

          ♀ АА                                                                        ♀ АА

                  А                                                                      А          А

     8.  Фенотипы и типы  гамет пишутся строго под соответствующим    генотипом.

     9.  Записывается ход решения задачи с обоснованием каждого вывода  и полученных результатов.

      10. При решении задач на ди- и полигибридное скрещивание для определения генотипов потомства рекомендуется пользоваться решёткой Пеннета. По вертикали записываются типы гаметы по материнской особи, а по горизонтали – отцовской. На пересечении столбца и горизонтальной линии записываются сочетание гамет, соответствующие генотипу образующейся дочерней особи.

11.  Результаты скрещивания всегда носят вероятностный характер и выражаются либо в процентах, либо в долях единицы (например, вероятность образования потомства, восприимчивого к головне, 50%, или  ½.  Соотношение классов потомства записывается в виде формулы расщепления  (например, жёлтосеменные и зелёносеменные растения в соотношении 1 :1).

Пример решения и оформления задач

Задача. У арбуза зелёная окраска  (А) доминирует над полосатой. Определите генотипы и фенотипы F1 и F2, полученных от скрещивания гомозиготных растений, имеющих зелёную и полосатую окраску плодов.

Дано:

А – зелёная окраска

а – полосатая окраска

Р ♀АА   х   ♂аа        

Решение:

1. Определяем и записываем генотипы скрещиваемых особей. По условию задачи  родительские особи гомозиготны. Их генотип: АА и а

F1  и F2  - ?_        

2. Записываем схему скрещивания.

Р      ♀АА          х          ♂аа

            зел                    пол                

 G        А                            а                        

F1                      Аа  100%

                          Зел.

 Р         ♀Аа               х                      ♂Аа

              зел                                         зел

G          А     а                                      А     а                            

 F2    АА        Аа               Аа              аа

      зел            зел               зел            пол

        25%      25%           25%             25%

по фенотипу   3  :  1

по генотипу    1  :  2  :  1

Ответ: F1  Аа 100% зел; F2    АА , Аа, аа  

Тема 2.4 Задачи для самостоятельного решения

Полное доминирование

1. У супругов, страдающих дальнозоркостью, родился ребенок с нормальным зрением. Какова вероятность появления в этой семье ребенка с дальнозоркостью, если известно, что
ген дальнозоркости доминирует над геном нормального зрения?

2. В медико-генетическую консультацию обратилась молодая женщина с вопросом: как будут выглядеть уши ее будущих детей, если у нее прижатые уши, а уши ее мужа не
сколько оттопыренные? Мать мужа — с оттопыренными ушами, а его отец — с прижатыми ушами. Известно, что ген, контролирующий степень оттопыренности ушей, — доминантный,   а  ген,   ответственный  за  степень  прижатости ушей, — рецессивный.

3.В семье здоровых супругов родился ребенок-альбинос. Какова была вероятность того, что такой ребенок появится в этой семье, если известно, что бабушка по отцовской и дедушка по материнской линии у этого ребенка также были альбиносами? Возникновение альбинизма контролирует рецессивный ген, а развитие нормальной пигментации — доминантный ген.

4.Молодые родители удивлены, что у них, имеющих одинаковую (II) группу крови, появился непохожий на них ребенок с I группой крови. Какова была вероятность рождения такого ребенка в этой семье?

5.После перенесенной операции младшему ребенку из многодетной семьи требуется донорская кровь. Каждый член этой семьи готов сдать свою кровь. Но действительно ли любой из них может стать донором в данном случае? Известно, что родители этого ребенка со II и III группами крови, а у самого прооперированного малыша II группа крови.

6. Несмотря на все предостережения врачей, резус-отрицательная женщина, состоящая в браке с резус-положительным мужчиной, в роду которого, насколько известно, резус-отри цательных людей среди близких и дальних родственников вроде бы не наблюдалось, все-таки рискнула прервать свою первую беременность. Какова вероятность возникновения резус-конфликтной ситуации в случае, если женщина захочет когда-либо обзавестись потомками и решит сохранить вторую и (или) последующие беременности? Известно, что ген резус-положительности — доминантный, а ген резус-отрицательности — рецессивный.

7. Резус-положительная женщина, мать которой была резус-отрицательной, а отец — резус-положительным, вышла замуж за резус-положительного мужчину, родители которого были резус-положительными людьми. От данного брака появился резус-отрицательный ребенок. Какова была вероятность рождения такого ребенка в этой семье, если известно, что ген резус-положительности — доминантный ген, а ген резус-отрицательности — рецессивный ген?

При неполном доминировании (аутосомное наследование)

8. У человека ген мелковьющихся волос является геном неполного доминирования по отношению к гену прямых волос. От брака женщины с прямыми волосами и мужчины,
имеющего волнистые волосы, рождается ребенок с прямыми, как у матери, волосами. Может ли появиться в этой семье ребенок с волнистыми волосами? С мелковьющимися волосами?
Известно, что у гетерозигот волосы волнистые.

9. Потомство лошадей белой и гнедой мастей всегда имеет золотисто-желтую окраску. У двух золотисто-желтых лошадей появляются жеребята: белый и гнедой. Рассчитайте, какова была вероятность появления таких жеребят, если известно, что белая масть определяется доминантным геном неполногодоминирования, а гнедая — рецессивным геном. Будут ли среди потомства этих лошадей золотисто-желтые жеребята? Какова вероятность появления таких жеребят?

10. При скрещивании красноплодной и белоплодной земляники были получены только розовые ягоды. Напишите генотипы исходных и гибридных форм, если известно, что ген красной окраски не полностью доминирует над геном, контролирующим белую окраску.

11. Если у пшеницы ген, определяющий малую длину колоса, не полностью доминирует над геном, ответственным за возникновение колоса большой длины, то какой длины колосья могут появиться при скрещивании двух растений, имеющих колосья средней длины?

12. Андалузские (голубые) куры — это гетерозиготы, появляющиеся обычно при скрещивании белых и черных кур. Какое оперение будет иметь потомство, полученное от скрещивания белых и голубых кур, если известно, что ген, обусловливающий черное оперение у кур, — это ген неполного до минирования (по отношению к рецессивному гену, ответст венному за формирование белого цвета оперения)?

13. При разведении телят крупного рогатого скота (коровпороды шортгорн) было установлено, что красная окраска не полностью доминирует над белой, а гетерозиготы имеют чалую окраску. От красного быка и нескольких чалых коров родилось 24 теленка. Как выглядели (скорее всего!) эти телята?

14. Анофтальмия (отсутствие глазных яблок) — это наследственное заболевание, за развитие которого отвечает рецессивный ген. Аллельный, не полностью доминантный ген обусловливает нормальный размер глаз. У гетерозигот размер глазных яблок несколько уменьшен. Если женщина с уменьшенным размером глазных яблок выйдет замуж за мужчину с нормальной величиной глаз, то как будут выглядеть их дети?

Полигибридное скрещивание

Дигибридное скрещивание

15.Известно, что ген шестипалости (одной из разновидностей полидактилии) и ген, контролирующий наличие веснушек, — доминантные гены, расположенные в разных парах аутосом.

Женщина с нормальным количеством пальцев на руках (с пятью пальцами) и с мило разбросанными веснушками на лице вступает в брак с мужчиной, у которого также по пять пальцев на каждой руке, но не от рождения, а после перенесенной в детстве операции по удалению лишнего (шестого) пальца на каждой руке. Веснушек на лице мужчины не было от рождения, нет и в настоящее время. В этой семье имеется единственный ребенок: пятипалый, как мать, и без веснушек, как отец. Высчитайте, какова была вероятность у этих родителей произвести на свет именно такого ребенка.

 16. Известно, что катаракта и рыжеволосость у человека контролируются доминантными генами, локализованными в разных парах аутосом. Рыжеволосая женщина, не страдающая катарактой, вышла замуж за светловолосого мужчину, недавно перенесшего операцию по удалению катаракты. Определите, какие дети могут родиться у этих супругов, если иметь в виду, что мать мужчины имеет такой же фенотип, как и его жена (т. е. она рыжеволосая, не имеющая этой болезни глаз).

17.        Женщина, страдающая сахарным диабетом (у ее родителей углеводный обмен не был нарушен), резус-положительная (ее мать также резус-положительная, тогда как отец ее  резус-отрицательный), и мужчина, не имеющий сахарного диабета (несмотря на то, что у его матери сахар в крови на протяжении последних 10 лет был значительно выше допустимой нормы, что позволяло ставить диагноз: ярко выраженный сахарный диабет), резус положительный (известно, что его отец был резус-отрицательным), создали совместного
ребенка — резус-отрицательного, страдающего сахарным диабетом уже с детства. Сколько шансов было у ребенка появиться именно таким, если учесть всю имеющуюся в вашем распоряжении информацию о близких и дальних родственниках этого ребенка? Ген резус-положительности — доминантный ген (как и ген, контролирующий нормальный углеводный обмен).

Тригибридное скрещивание

18.У матери ребенка II группа крови, круглое лицо, тонкие кости; у отца III группа крови, продолговатый овал лица, нормальная толщина костей. Вычислите, какова вероятность появления в данной семье ребенка с I группой крови, внешне похожего на отца (продолговатое лицо, нормальная толщина костей), если известно, что гены, контролирующие формирование костей нормальной толщины и продолговатого овала лица, — рецессивные гены, расположенные в разных парах аутосом. Наследование признаков, сцепленных с полом. Признаки, за развитие которых отвечают гены, локализованные в половых хромосомах, — это признаки, сцепленные с полом. Доминантные гены, I     локализованные в Х-хромосоме

19. Женщина, имеющая гипоплазию (истончение) эмали зубов, выходит замуж за мужчину, у которого такой же дефект. От этого брака рождается мальчик, не страдающий данной болезнью. Какова была вероятность появления в этой семье здорового мальчика, в отличие от своих родителей не
страдающего гипоплазией эмали? Какова вероятность появления в этой семье здоровой девочки?

Известно, что ген, ответственный за развитие гипоплазии эмали, — доминантный ген, локализованный в Х-хромосоме; ген, контролирующий отсутствие рассматриваемого заболевания, — рецессивный ген Х-хромосомы.

20. От брака мужчины, у которого нет рахита, устойчивого к лечению витамином В, и женщины, страдающей этим заболеванием, рождается здоровая девочка. Может ли данная семья быть абсолютно уверенной в том, что и все последующие дети, родившиеся в этой семье, будут такими же здоровыми, как и эта девочка-первенец? Известно, что ген, ответственный за развитие этой болезни, — доминантный ген полного доминирования, локализованный в Х"-хромосоме.

Рецессивные гены, локализованные в Х-хромосоме

21. В семье молодых здоровых родителей, не подверженных частым  инфекционным  заболеваниям  (пневмония,  отиты и др.), рождаются три девочки-погодки. Можно ли считать, что и они, и все последующие дочери, если они будут рождаться в этой семье в дальнейшем, окажутся такими же устойчивыми к бактериальным инфекционным заболеваниям, как и их родители, если известно, что бабушка этих детей по материнской линии и дедушка по отцовской линии имеют очень хрупкое здоровье (ввиду того, что у них имеет место так называемая болезнь Брутона, т. е. врожденный недостаток у них глобулинов, приводящий к склонности к определенным инфекционным заболеваниям)?

Ген, ответственный за развитие состояния дефицита глобулинов, — рецессивный ген, локализованный в Х-хромосоме.

22. У женщины, у которой отсутствует потоотделение (заболевание по-другому называется так: ангидрозная эктодермальная дисплазия), и мужчины, не имеющего указанного дефекта, рождается сын. Определите, унаследует ли ребенокболезнь матери или же мальчик будет таким же здоровым,
как и его отец, если известно, что ген, ответственный за развитие этой болезни, — рецессивный ген, локализованный в Х-хромосоме. Рассчитайте: если вторым ребенком в этой семье будет девочка, нормально ли будут работать у нее потовые железы.

23. Известно, что ген гемофилии (несвертываемость крови) — рецессивный ген, локализованный в Х-хромосоме. Здоровая женщина, мать которой так же, как и она, была здоровой, а отец был гемофиликом, вышла замуж за мужчину, страдающего гемофилией. Появление какого потомства можно ожидать от этого брака (относительно рассматриваемого заболевания)? Используйте при решении этой задачи такую весьма распространенную форму изображения половых хромосом: Х-хромосома — тире (—); У-хромосома — полустрелка (_-).

Гены, локализованные в У-хромосоме

24. Ген, ответственный за развитие такого признака, как гипертрихоз (оволосение края мочки уха), — один из немногих рецессивных генов, локализованных в У-хромосоме. Если мужчина с гипертрихозом женится на женщине, у которой, естественно, гипертрихоза нет, то каков реальный шанс появления в этой семье детей с гипертрихозом: мальчиков? девочек?

25. Женщина невероятно взволнована случайно полученной от «доброжелателей» информацией о тайне семьи своего мужа. Оказалось, что и ее муж, и его братья, и их отец — все они в раннем детстве прошли через хирургическое отделение ЦРБ родного города, где каждому из них была сделана однотипная операция по ликвидации перепончатости (перепонки между указательным и средним пальцами рук). И хотя все эти муж чины неизменно успешно избавлялись от данного врожденного дефекта и пытались воодушевленно убедить женщину, на сколько это безболезненно и легко устранимо, женщина обратилась за советом к медикам. Как будут выглядеть дети, рожденные от одного из представителей этого по меньшей мере странного «перепончатого» семейства: мальчики? девочки?

Явление сцепленного наследования и кроссинговер

26. Известно, что ген гемофилии и ген дальтонизма — это рецессивные гены, локализованные в Х-хромосоме; расстояние между ними определено в 9,8 морганиды. Здоровая девушка, мать которой дальтоник, а отец — гемофилик, выходит замуж за здорового мужчину, родители которого здоровы (относительно рассматриваемых заболеваний). Определите, какова вероятность появления в этой семье здоровых детей(девочек, мальчиков).

27. При скрещивании желтых мышей между собой получено потомство 1195 желтых и 617 серых. Какое потомство и в _каком отношении будет получено от скрещивания желтых мышей с серыми?

28. У томатов гибриды F1 с красными плодами, а при скрещивании их с растениями, имеющими желтые плоды, в потомстве появляются растения как с красными, так и с желтыми плодами. Определите их соотношение.

29. При скрещивании двух растений пшеницы с высоким стеблем в потомстве появилось около 1/4 карликовых. Каков характер наследования высоты стебля у пшеницы? Определите генотипы родителей.

30. Селекционер получил 5000 семян томата. 1210 растений, выросшие из этих семян, оказались карликовыми. Определите характер наследования высоты растения, а также фенотипы и генотипы растений, с которых собраны эти семена.

31. У овса ранняя спелость доминирует над поздней На опытном участке от скрещивания позднеспелого овса с гибридом F1 получено 59 789 раннеспелых растений. Сколько примерно позднеспелых растений выросло на опытном участке?

32. Самка морской свинки с розеточной (всклокоченной) шерстью скрещивалась с двумя самцами, из которых первый имел гладкую шерсть, а другой розеточную. От первого она принесла 27 розеточных и 25 гладкошерстных потомков, а от второго 35 розеточных и 12 гладкошерстных потомков. Определите генотипы всех троих родителей.

33. На звероферме получен приплод 675 норок. Из них 501 норка имеет коричневый мех и 174 голубовато-серый. Определите генотипы и фенотипы родительских форм.

34. Мужчина-правша, имевший трех братьев и сестер, двое из которых были левшами, женился на женщине-правше. У них родился мальчик-левша. Определите генотипы родителей.

35. У супругов, страдающих гемералопией («куриная слепота»), родился нормальный ребенок. Определите характер наследования гемеролопии и генотип родителей.

36. При скрещивании между собой растений львиного зева с широкими и узкими листьями во втором поколении появляется, кроме исходных типов, еще часть растений с листьями промежуточной ширины. Как идет расщепление во втором поколении и почему?

37. На ферме при разведении хохлатых уток внутрипородно около 25% эмбрионов гибнет, а из вылупившихся утят вырастают хохлатые и нормальные утки. Как следует разводить хохлатых уток, чтобы избежать гибели потомства?

38.У матери четвертая группа крови, а у отца третья. Какие группы крови могут быть у их детей? Рассмотрите оба случая – а) отец гомозиготен; б) отец гетерозиготен.

39.У матери “+” резус-фактор (она гомозиготна), а у отца “-” резус фактор. Какой резус-фактор может быть у их детей.

40.Один из родителей имеет 3 группу крови, а ребенок 4. Какой может быть группа крови у второго родителя?

41. Одну из форм наследственной глухонемоты вызывает рецессивный ген. От брака глухонемой женщины с нормальным мужчиной родились два глухонемых ребенка. Какова вероятность того, что третий ребенок окажется глухонемым?

42. Мех «платиновой» норки стоит во много раз дороже, чем мех обычной, но может резко снизиться в цене, когда мода изменится. Как нужно вести скрещивание, чтобы в кратчайший срок получить максимальное количество «платиновых» потомков? Ген «платиновости» рецессивен.

43. Людям присущи некоторые особенности: высокий рост (Н), недостаток зрения – куриная слепота (С), раннее облысение (Л), вьющиеся волосы (В), низкий рост (н), карие глаза (К), веснушки на лице (Ш), отсутствие веснушек (ш), темные волосы (Т), светлые волосы (т), большие глаза (Б), толстые губы (Г). Какие из перечисленных признаков формируются под действием аллельных генов? Какие признаки не имеют в данном тексте аллеломорф? О чем свидетельствуют заглавные буквы?

44. У кролика черная окраска шерсти доминирует над белой. Фермер приобрел самца черной окраски, точный генотип которого неизвестен. Какие мероприятия должен провести хозяин кролика для определения генотипа? (Анализирующее скрещивание.)

45. Плоды арбуза могут иметь зеленую или полосатую окраску. Все арбузы, полученные от скрещивания растений с зелеными и полосатыми плодами, имели только зеленый цвет корки плода. Какая окраска плодов арбуза может быть в F2?

46. От скрещивания безрогого быка и безрогой коровы получено только безрогое потомство. В потомстве, полученном от другой пары безрогого быка и безрогой коровы, оказались не только безрогие, но и рогатые особи. Проанализируйте первый и второй случаи скрещивания

47. Черная корова Ночка принесла красного теленка. У красной коровы Зорьки родился черный теленок. Эти коровы из одного стада, в котором один бык. Каковы генотипы всех животных? (Ген черной окраски – доминантный.)

48. У фигурной тыквы белая окраска плода доминирует над желтой. Скрещивали тыквы с белой и желтой окраской плода и получили в F1 все плоды с белой окраской. Затем скрестили между собой гибриды F1 и получили 36 плодов.
Сколько плодов с желтой окраской получится  в результате скрещивания гибридов F1 между собой?

49. Сколько карликовых растений гороха можно ожидать при посеве 1200 семян, полученных при опылении высоких гетерозиготных растений гороха? (Всхожесть семян равна 80%).

50. Гетерозиготного петуха с оперенными ногами скрестили с курицей, имеющей неоперенные ноги. Определите численное соотношение расщепления гибридного потомства по фенотипу и генотипу.

51. У родителей-карликов родился сын нормального роста. Определите вероятность рождения в этой семье следующего ребенка с нормальным ростом; двоих детей с нормальным ростом.

52. От скрещивания белого кролика с черной крольчихой получены как белые, так и черные крольчата. Объясните, почему расщепление произошло в первом же поколении. Каковы генотипы родителей и крольчат?

53. В потомстве от скрещивания серой дрозофилы с черной получено одинаковое количество черных и серых дрозофил.

а) Каковы генотипы родителей и потомства?
б) Каковы генотипы родителей и потомства, если получено 280 черных и 920 серых дрозофил?

54. У фасоли черная окраска семенной кожуры доминирует над белой. Определите вероятность появления семян разной окраски при скрещивании:

1) Аа x Аа; 2) АА x аа; 3) аа x АА; 4) аа x Аа.

55. При скрещивании земляники с красными и белыми плодами все потомство оказалось с розовыми плодами.

Определите:

а) Какое потомство следует ожидать в F2?
б) Какова вероятность появления растений с красными, белыми и розовыми плодами?

56. У пшеницы карликовый стебель доминирует над нормальным. В потомстве 75% растений оказались карликовыми. Каковы генотипы исходных форм пшеницы?

57. У человека владение правой рукой определяется доминантным геном А, а толстые губы доминантным геном В. Женщина, имеющая толстые губы и свободно владеющая правой рукой, гетерозиготная по второму признаку, вступила в брак с толстогубым левшой, гетерозиготным по первому признаку. Каковы вероятные генотипы их детей?

58. У коров безрогость (А) доминирует над рогатостью, а черная окраска (В) над рыжей. От скрещивания рыжих рогатых коров с черным безрогим быком получено 84 теленка. Известно, что бык гетерозиготен по обоим признакам.

а) Сколько будет телят, похожих на быка?
б) Сколько будет разных генотипов у телят?
в) Сколько будет рыжих телят?
г) Сколько будет полных гомозигот?
д) Сколько будет неполных гомозигот?

е) Какое расщепление будет по фенотипу, если гаметы с двумя доминантными генами окажутся нежизнеспособными?

 59. Темноволосая короткопалая женщина, гетерозиготная по обоим признакам, вступила в брак с нормальнопалым мужчиной и дважды родила двойню. Первый раз образовались зиготы от слияния гамет Аb + Аb = ААbb; второй раз от слияния гамет аb + аb = ааbb. Какие близнецы – 1-е или 2-е – являются идентичными и какие – неидентичными?

60. Мужчина – левша, родители которого были правшами, женился на женщине – правше, отец которой был левшой, а мать была правшой. Каких детей можно ожидать от этого брака?

61. Гетерозиготную черную крольчиху скрестили с гомозиготным белым кроликом. Определите численное соотношение расщепления гибридного потомства по фенотипу и генотипу.

62. Какие группы крови возможны у детей, если у матери II группа, а у отца IV группа? Почему?

Известно, что группа крови зависит от действия не двух, а трех аллельных генов, обозначаемых А, В, 0. Предполагают, что над рецессивным геном 0 (I) доминирует как ген А (II), так и ген В (III), а гены А (II) и гены В (III) друг друга не подавляют. Таким образом, возможны варианты:

Кроме группы крови, в настоящее время определяется и резусфактор, который может быть Rh+ и rh–.

63. Темноволосая короткопалая женщина, гетерозиготная по обоим признакам, вступила в брак с нормальнопалым мужчиной. Какими будут дети?

64. У коров безрогость (А) доминирует над рогатостью, а черная окраска (В) над рыжей. Известно, что бык гетерозиготен по обоим признакам. От скрещивания рыжих рогатых коров с черным безрогим быком будет получено какое потомство?

а) Сколько будет телят, похожих на быка?
б) Сколько будет разных генотипов у телят?
в) Сколько будет рыжих телят?
г) Сколько будет полных гомозигот?
д) Сколько будет неполных гомозигот?

65. Ген, вызывающий дальтонизм, рецессивен по отношению к гену нормального состояния и локализован в Х-хромосоме. Это заболевание вызвано нарушением цветового восприятия. У здоровых супругов родился сын, страдающий дальтонизмом.

1.Сколько типов гамет может образовываться у отца?

2.Сколько типов гамет может образовываться у матери?

3.Какова вероятность рождения здорового ребенка в данной семье?

4.Сколько разных генотипов может быть среди детей?

5.Какова вероятность, что второй ребенок в семье тоже будет дальтоником?

66. Светловолосая женщина, родители которой имели черные волосы, вступает в брак с черноволосым мужчиной, у матери которого волосы светлые, а у отца – черные. Единственный ребенок в этой семье - светловолосый. Какова вероятность появления в семье ребенка именно с таким цветом волос, если известно, что ген черноволосости доминирует над геном светловолосости?

67. Растения красноплодной земляники при скрещивании между собой всегда дают потомство с красными ягодами, а растения белоплодной земляники - с белыми ягодами. В результате скрещивания обоих сортов друг с другом получаются розовые ягоды. Какое потомство возникает при скрещивании между собой гибридных растений земляники с розовыми ягодами? Какое потомство получится, если опылить красноплодную землянику пыльцой гибридной земляники с розовыми ягодами? Запишите условия задачи и скрещивания, упомянутые в задаче.

68. В медико-генетическую консультацию обратилась молодая женщина с вопросом: как будут выглядеть уши ее будущих детей, если у нее прижатые уши, а у мужа - несколько оттопыренные? Мать мужа - с оттопыренными ушами, а его отец - с прижатыми. Известно, что ген, контролирующий степень оттопыренности ушей, - доминантный, а ген, ответственный за степень прижатости ушей, - рецессивный.

69. Родители имеют 2 и 3 группу крови. Какие группы крови можно ожидать у их детей? (ОО – 1; АА; АО – 2; ВВ; ВО – 3; АВ – 4)

70. Ген черной масти у крупного рогатого скота доминирует над геном красной масти. Какое потомство получится от скрещивания чистопородного черного быка с красными коровами в первом поколении? Какое потомство получится от скрещивания между собой гибридов во втором поколении?

71. У мальчика 1 группа крови, у его сестры – 4 группа. Что можно сказать о группах крови их родителей? (ОО – 1; АА; АО - 2; ВВ; ВО – 3; АВ – 4)

72. Комолость у крупного рогатого скота доминирует над рогатостью. Комолый бык Васька был скрещен с тремя коровами. От скрещивания с рогатой коровой Зорькой родился рогатый теленок, с рогатой коровой Буренкой - комолый. От скрещивания с комолой коровой Звездочкой родился рогатый теленок. Каковы генотипы всех животных, участвовавших в скрещивании?

73. В родильном доме перепутали двух детей. Первая пара родителей имеет 1 и 2 группы крови, вторая пара – 2 и 4. Один ребенок имеет 2 группу, а второй - 1 группу. Определить родителей обоих детей.

74. Ген альбинизма является рецессивным по отношению к гену, детерминирующему нормальную пигментацию. Какова вероятность рождения альбиноса в семье, где родители альбиносы?

75. Одна из форм шизофрении наследуется как рецессивный признак. Определить вероятность рождения ребенка с шизофренией от здоровых родителей, если известно, что бабушка со стороны отца и дед со стороны матери страдали этими заболеваниями.

76. Голубоглазый мужчина женат на кареглазой женщине, родители которой были кареглазыми, а сестра женщины - голубоглазая. Может ли у них родиться голубоглазый ребенок?

77. У человека ген полидактилии (многопалости) доминирует над нормальным строением кисти. У жены кисть нормальная, муж гетерозиготен по гену полидактилии. Определите вероятность рождения в этой семье многопалого ребенка.

78. У норок коричневая окраска меха доминирует над голубой. Скрестили коричневую самку с самцом голубой окраски. Среди потомства два щенка коричневых и один голубой. Чистопородна ли самка?

Глава 3. Экология

 Тема 3.1 Словарь основных терминов и понятий

Гомеостаз (гомеорез) - динамическое, сбалансированное равновесие между ее подсистемами и разнонаправленными процессами, реакциями на внешние воздействия или отн. стабильный процесс закономерных изменений, происходящих в ограниченных пределах.

Саморегуляция - способность экосистемы к восстановлению внутренних свойств и структур после прекращения естественных природных или антропогенного внешних воздействия.

Популяция - совокупность особей одного вида, способных к самовоспроизводству, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.

Ареал - область распространения, пространство, на котором популяция или вид в целом встречается в течение всей своей жизнедеятельности.

Половаям структура популяции - соотношение полов разного пола: первичное (при оплодотворении), вторичное (при рождении), и третичное (в период размножения). В популяциях обычно представлены особи двух полов.

Возрастная структура популяции - соотношение особей разного возраста

Генетический состав популяций - определенная изменчивостью и разнообразием генотипов.

Динамика популяции - поддержание определенной численности (плотности).  

Максимальная рождаемость - теоретики возможная в идеальных условиях;

Экологическая рождаемость - прирост при факт. условиях среды.

Смертность - число особей, погибших в популяции за единицу времени по различным причинам.

Выживаемость -  доля (%) выживших на определенный момент времени особей (яиц, зигот, эмбрионов) от первоначального числа.

Биоценоз - совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории.

Растительный компонент биоценоза - фитоценозом, животный - зооценозом, микробный - микробоцеоноз, грибов - микоценоз.

Биотоп - однородное природное жизненное пространство занятое биоценозом, входят все сферы.

Экотон - переходная пограничная полоса перехода 1го биоценоза в др., часто выделяют в отдельный биоценоз, повышенное разнообразие видов. Пограничный эффект - тенденция к увел. разнообразию и плотности жив. орг. на границах биоценозов. Проявляется отчётливо в зонах - лес-луг, лес-болото и тд.

Доминанты - преобладающие виды, если 2-3 - сододоминанты. Эдификаторы - вид строитель, к/й значительно влияет на всё.

Ярустность - виды могут по разному распределятся в пространстве в соответствии с потребностями и условиями местообитания.

Ярустность - расчлененность биоценоцов по вертикале. Ярус - совместно произрастающие гр. видов растений, различающие по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы).

Продуценты - автотрофные организмы (зеленые растения, фототрофные и хемотрофные бактерии), которые создают органическое вещество, используя вещество и энергию неорганической природы.

Консументы - организмы гетеротрофного типа питания, которые питаются за счет готовых органических веществ синтезированных продуцентами или другими консументами.

Редуценты - организмы сапротрофного типа питания. Разлагают тела организмов, их фрагменты и сложные органические вещества до неорганических веществ или сравнительно более простых органических. К редуцентам относятся разнообразные микроорганизмы, грибы.

Пищевые (трофические) цепи и сети являются путями, по которым разнообразные поллютанты широко и далеко (благодаря мигрирующим организмам) распространяются в окружающей среде.

Трофические уровни - совокупность организмов объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи (автотрофы, раст. яд. живот., хищники, паразиты хищников)

Биоразнообразие - разнообразие видов, свойственных какой-либо части биосферы.

Хищник - жертва: животное-хищник использует свою жертву как источник питания. Очень редко встречаются хищные растения (росянка, венерина мухоловка) и почвенные грибы, питающиеся почвенными нематодами. Сверххищник (тигр) способен съесть более слабого хищника (волка).

Паразит - хозяин: паразит использует хозяина как источник пищи и место постоянного или временного обитания. Различаются эктопаразиты (кровососущие двукрылые, клещи, блохи, вши) и эндопаразиты (гельминты, бактерии). Сверхпаразиты паразитируют на других паразитах (наездники - паразиты клещей). Паразитизм очень широко распространен в природе: около 20 % всех биологических видов относится к паразитам, формы паразитизма разнообразны. Гиены Африки нередко отнимают добычу у других хищников: леопарда, гепарда, гиеновых собак.

Комменсализм - один из видов получает пользу, не принося заметного вреда другому. Рыбы-прилипалы используют акулу как средство передвижения и источник питания (остатки жертв акулы). Растения-эпифиты поселяются на деревьях. Укрытие в бобровой норе находят мелкие млекопитающие, жабы, мокрицы, жуки.

Мутуализм - это взаимовыгодное взаимодействие разновидовых организмов. Крайний вариант такого взаимодействия - симбиоз которого жизнеспособность организмов понижена. Таковы лишайники, жгутиковые простейшие в рубце жвачных млекопитающих.

Кооперация (сотрудничество) полезна обоим партнерам, но не обязательна. Мелкие цапли располагаются на носорогах и буйволах, склевывая эктопаразитов и улучшая для себя обзор окружающей среды; взлетая, они дают сигнал носорогу о грозящей опасности.

Аменсализм - одностороннее подавляющее воздействие одного вида (хищника, паразита, конкурента) на особей другого вида. Некоторые растения выделяют в ОС в-ва, угнетающие другие растения (аллелопатия). Лотос индийский подавляет лотос желтый. Гиены в саваннах Африки лишают добычи гиеновых собак.

Нейтрализм - отсутствие отношений (волк - капуста).

Конкуренция - взаимное ограничение возникает когда у 2х видов совпадают эколог. условия обитания среды.

Сукцессия - последовательная смена биоценозов, выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества. Последовательный ряд сменяющих др. др. в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией.

Гомеостаз экосистем - совокупность механизмов направленных на устранение или максимальное ограничение действия факторов нарушающих равновесие экосистем.

Устойчивость экосистем - способность экосистем сохранять или восстанавливать гомеостаз (устойчивые экосистем - климаксные сообщества к ним относятся буковые леса, в городах - рощи, аллеи, насаждения).

Тема 3.2 Алгоритм решения задач по экологии

1. Составление пищевых цепей.

При составлении пищевой цепи необходимо правильно расположить все звенья и показать стрелками с какого уровня была получена энергия. 
Пример: В лесном сообществе обитают: гусеницы, синицы, сосны, коршуны. Составьте пищевую цепь и назовите консумента второго порядка. 
Ответ: сосна -> гусеница -> синица -> коршун. Консумент второго порядка синица.

2. Решение задач через правило экологической пирамиды.

Пример: На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, что бы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон, нехищные рыбы, хищные рыбы, дельфин.

Экологические пирамиды, это один из способов изображения пищевых цепей. Так как продуцентов всегда больше, следовательно, первый уровень представляет более широкое основание, на последующих уровнях будет находиться все меньше и меньше организмов и поэтому изображение приобретает вид пирамиды. Зная это, можно легко решить задачу. 

Решение: Дельфин, питаясь хищными рыбами, накопил в своем теле только 10% от общей массы пищи, зная, что он весит 300 кг, составим пропорцию. 
300кг – 10%, 
Х – 100%.
Найдем чему равен Х. Х=3000 кг. (хищные рыбы) Этот вес составляет только 10% от массы нехищных рыб, которой они питались. Снова составим пропорцию
3000кг – 10%
Х – 100%
Х=30 000 кг(масса нехищных рыб) 
Сколько же им пришлось съесть планктона, для того чтобы иметь такой вес? Составим пропорцию
30 000кг.- 10%
Х =100%
Х = 300 000кг 
Ответ: Для того что бы вырос дельфин массой 300 кг. необходимо 300 000кг планктона

Определяем сухую биомассу человека:

70 кг — 100 %;

х кг — 40 %;

х = 28 кг.

Для создания 28 кг сухой биомассы человеку нужно употребить 280 кг рыбы, а рыбе — соответственно 2800 кг фитопланктона.

Определим площадь акватории, на который проживает соответствующая масса фитопланктона:

2800 кг : 0,6 кг = 4666,6 м2.

Тема 3.3 Задачи для самостоятельного решения

1.Назовите организмы, которые должны быть на пропущенном месте следующих пищевых цепей:

Нектар цветов – муха - ………     - синица -  ……

Древесина - ……..- дятел

Трава – кузнечик - ……. – уж - …….

Листья - …….. – кукушка

Семена - …… - гадюка – аист

2. Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть: трава, ягодный кустарник, муха, синица, лягушка, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик. Укажите количество энергии, которое переходит с одного уровня на другой.

3.Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около10%), постройте пирамиду биомассы третьей пищевой цепи (задание 1). Биомасса растений составляет 40 тонн.

4. В некотором районе тайги в течении 300 лет происходила смена растительных сообществ. При этом в разное время наблюдались следующие сообщества: сосняк-черничник, заросли кипрея, ельник-черничник, ельник-черничник с сосной. В какой последовательности могла происходить смена названных сообществ? Объясните условия, при которых происходила каждая смена сообществ.

5. В настоящее время самые крупные теплокровные животные – киты и слоны, а самые мелкие – землеройки (длиной 4 – 5 см), птицы колибри (длиной 2,8 – 2,85 см). Чем, по вашему мнению, обусловлены предельные размеры теплокровных животных?

6. Общее количество нефти и нефтепродуктов, ежегодно попадающих в воды Мирового океана, превышает 10 млн т. Как нефтяные пленки влияют на обмен веществ между океаном и атмосферой? Какое влияние оказывают нефтепродукты, попадающие в океан, на жизнедеятельность живых организмов?

7. Посчитано, что потомки одного полевого одуванчика менее чем за 10 лет могут заселить земной шар, если все семена будут прорастать. Почему же в действительности этого не происходит?

8. Какое количество планктона (в кг) необходимо, чтобы в водоёме выросла щука массой 8 кг?

9. Вес каждого из двух новорожденных детенышей летучей мыши составляет 1 г. За месяц выкармливания детенышей молоком вес каждого из них достигает 4,5 г. Какую массу насекомых должна потребить самка за это время, чтобы выкормить свое потомство. Чему равна масса растений, сохраняющаяся за счет истребления самкой растительноядных насекомых?

10. Если предположить, что волчонок с месячного возраста, имея массу 1 кг, питался исключительно зайцами (средняя масса 2 кг), то подсчитайте, какое количество зайцев съел волк для достижения им массы в 40 кг и какое количество растений (в кг) съели эти зайцы.

11. В одном озере живут окунь, ёрш, карась, щука и плотва. В соседнем, изолированном от первого водоёма, обитает окунь, щука, судак, лещ, плотва. Сколько видов и сколько популяций населяют оба водоёма?

12. В нижнем течении р. Лены самки якутского осетра начинают размножаться в 15-летнем возрасте, достигнув 70- сантиметровой длины тела. Осётр в возрасте 34 года имел массу 34 кг и длину – 182 см. На реке Алдан самки этого же осетра мечут икру в 12 лет при длине всего в 58 см.

13.Промысловая мера (минимальный размер особи, разрешённой к вылову) составляет 62 см. Что произойдёт с алданской и ленской популяциями, если в результате интенсивного промысла станут вылавливать всех особей, начиная с разрешённых размеров?

14. В некоторой популяции животных пометили 500 экземпляров. Через некоторое время поймали 10000 экз., из них 50 с пометками. Как оценить численность популяции? Каковы возможные источники ошибок этой оценки? применимо ли предположение о том, что вид состоит из популяций, к человеку?

15. Если популяция реагирует на собственную высокую плотность снижением рождаемости, то почему возможно чрезмерное размножение вредителей на полях и в садах?

16. На территории площадью 100 км ежегодно производи ли частичную рубку леса. На момент организации на этой территории заповедника было отмечено 50 лосей. Через 5 лет численность лосей увеличилась до 650 голов. Еще через 10 лет количество лосей уменьшилось до 90 и стабилизировалось в последующие годы на уровне 80—110 голов.

 17. Определите производительность агроценозу площадью 1 га (сухое вещество и энергию, которая в ней запасается), если в течение суток растениями создается 560 г / м2 сухого вещества, а в 1 г сухой биомассы, созданной растениями, запасается 22 кДж энергии.

18.. Масса самца сивуча (тюлень из семьи Морские львы) составляет 400 кг. В состав его гарема входят три самки, массой 200, 230 и 250 кг. В данном месте проживания основу пищи сивучей составляют рыбы, которые питаются планктоном. Достаточно акватории площадью 50000 м2 для нормального питания сивучей, если производительность планктона составляет 700 г / м2, а содержание воды в теле тюленей составляет около 60%?

  19. Сколько коров массой 300 кг может прокормить пастбище площадью 2 га, если     продуктивность растений, которыми они питаются, составляет 800 г / м2 сухого вещества, а содержание воды в теле коровы составляет около 60%?

20. Цепь питания состоит из следующих звеньев: растения — мышь — змея — орел-змееяд. Определите массу мыши, если масса орла-змееяда составляет 2 кг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов учреждений среднего профессионального образования, учащихся 9–11 классов, учителей и преподавателей биологии. Пособие реально может служить основой для работы в среднем профессиональном образовании, имеет те качества, которые позволяют повысить уровень профессионального образования, научить ребят решать задачи по общей биологии. Учебное пособие может быть использовано на разных типах занятий, а так же для самостоятельной внеаудиторной работы студентов и самоконтроля.

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1.Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологичексие основы природопользования : учебник для учреждений сред. проф. образования /В.М. Константинов, Ю.Б. Челидзе. – 12-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2012. – 240с.

2. Константинов В.М. Биология : учебник для учреждений сред. проф. образования / В.М. Константинов , А.Г. Резанов., Е.О.Фадеева; под ред. В.М. Константинова. -   6-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2013. – 320с.   

3. Дмитриева Т.А. Биология. Человек. Общая биология. 8-11 кл.: Вопросы. Задания. Задачи. – М.: Дрофа, 2002.                                                                   

Дополнительная

1.Беляев Д.К., Рувинский А.О. Общая биология. Учебник для 10-11 классов средней школы. – М.: «Просвещение», 2007.

2.Мамонтов С.Г.,  Захаров В.В.  Общая биология. Для средних специальных учебных заведений. - М.: Высшая школа, 2008.

3.Мамонтова С.Г.  Биология. Пособие для поступающих в вузы. - М.: Высшая школа, 2007.

4.Полянский Ю. И., Браун А. Д., Верзилин Н. М. Общая Биология.Учебник для 10-11 класса средних школ.- М.: Просвещение, 2007.-287 с.

5.Мишина Н.В.  Задания для самостоятельной работы по общей биологии. - М.: Просвещение, 2008.

6.Муртазин Г.М.  Задачи и упражнения для самостоятельной работы по общей биологии. - М.: Просвещение, 2007.

Приложение 1 

Приложение  2

Справочные материалы.

РЕЦЕНЗИЯ

 учебное пособие «Решение элементарных биологических задач», составленное преподавателем биологии КОГПОАУ КПиАС

Мусихиной Светланой Сергеевной.

Учебное пособие С.С. Мусихиной посвящено решению биологических задач при организации контроля знаний, умений студентов.

          Рецензируемое учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» очной формы обучения.

        Учебное пособие актуально, поскольку отвечает одной из целей обучения, направлено на формирование одного из образовательных результатов - решать элементарные биологические задачи.

        Учебное пособие содержит следующие структурные единицы: пояснительная записка, алгоритм решения элементарных задач и задачи для самостоятельного решения, список рекомендуемой литературы, 2 приложения.

         Данное пособие содержит ситуационные задачи по цитологии, генетике и экологии. В пособии представлено три раздела. Первый раздел называется «Цитология». Глава содержит словарь основных терминов и понятий, типы задач, алгоритм решения задач, задачи для самостоятельного решения. Вторая глава – «Генетика» содержит словарь терминов и понятий, генетическую символику, алгоритм решения генетических задач, правила оформления задач и задачи для самостоятельного решения. Третья глава – «Экология» представлена также словарем терминов и понятий, алгоритмом решения экологических задач и задачами для самостоятельного решения. 

          Весь материал учебного пособия логично и последовательно изложен. В отличие от имеющейся учебной литературы по данному вопросу, это учебное пособие имеет словарь терминов и понятий по тем темам, по которым предусмотрено решение задач.

         Выполнение заданий учебного пособия позволит студентам получить навыки решения задач по общей биологии.

         Учебное пособие по дисциплине «Биология» составлено в соответствии с федеральным компонентом государственного образовательного стандарта среднего общего образования по биологии.

          Данное учебное пособие рекомендуется к использованию в образовательных учреждениях, реализующих образовательные программы СПО, по дисциплине биология, по специальности «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта».

Рецензент

http://kuimova.ucoz.ru/