Тема: Основные пути метаболизма. Клеточное дыхание. Фотосинтез

Круг обсуждаемых вопросов:

1. Основные пути метаболизма.

2. Дыхание.

3. Фотосинтез.

Задание 1. Используя материал, изложенный в лекциях и в Теме 4, Раздел №2 «Метаболизм. Экспрессия генов» (Методические указания по самостоятельной работе студентов, тема «Метаболизм» стр. 28-31, тема «Клеточное дыхание» стр. 31-33, тема «Фотосинтез» стр. 33-35), подготовьте развернутые ответы.

· Метаболизм: катаболизм и анаболизм. Основные пути катаболизма.

· АТФ – универсальная энергетическая единица живых организмов, его строение и функции.

· НАД·Н+Н⁺, НАДФ·Н+Н⁺, ФАДН₂ - коферменты дегидрогеназ. Их роль в переносе атомов водорода в ЭТЦ.

· Метаболизм, сопровождающийся синтезом АТФ преимущественно АТФ-синтазами: фотофосфорилирование, брожение и окислительное фосфорилирование субстратов (клеточное дыхание). Промежуточный метаболизм – уксусное брожение и метаболизм восстанавливающих бактерий.

· 3 стадии окисления глюкозы в клетке, их энергетический выход.

· Клеточное дыхание. Работа электрон-транспортной цепи митохондрий.

· Фотосинтез, характеристика его этапов.

· Фотосинтез, гликолиз, ЦТК, дыхательная цепь. Итоговые уравнения и количество АТФ.

· Клетка как открытая система. Потоки вещества, энергии и информации в клетке.

Необходимо обратить внимание на в 1,5 раза большее количество молекул АТФ, затрачиваемое на синтез молекулы глюкозы, чем получаемое при ее окислении. Обсуждение результата, основываясь на свойствах живых систем.

Задание 2. Укажите, какие из перечисленных ниже веществ, образующихся в реакциях, вызываемых светом, необходимы для фиксации углерода. Дайте характеристику световым и темновым реакциям фотосинтеза и напишите суммарное уравнение синтеза глюкозы.

1) О₂ и Н₂О

2) АТФ и НАДФ∙Н+Н⁺

3) АТФ и Н₂О

4) Н₂О и НАДФ∙Н+Н⁺

Задание 3. Установите правильную последовательность процессов фотосинтеза.

1. Преобразование солнечной энергии в энергию АТФ

2. Образование возбужденных электронов хлорофилла

3. Фиксация углекислого газа

4. Образование крахмала

5. Преобразование энергии АТФ в энергию глюкозы

Задание 4. Решите задачу. Ответ обоснуйте.

Пристли обнаружил, что мышь не гибнет в закрытом сосуде, если там находится живое растение. Что еще требуется в этих условиях для того, чтобы мышь осталась жива? Исходите из двух возможностей – однодневный эксперимент и длительный.

1) Хлорофилл

2) Вода

3) Ионы водорода

4) Ионы К⁺, N⁵⁺, P⁵⁺

5) Химическое соединение, разлагающееся с выделением СО₂

6) Химическое соединение, разлагающееся с выделением О₂

7) Солнечный свет

8) Источник НАДФ∙Н

9) Органические соединения

10) Семена злаков

ЗАНЯТИЕ 9.

Тема: Экспрессия генов. Генетический код

Круг обсуждаемых вопросов:

1. Общие закономерности передачи генетической информации в биологических системах.

2. Транскрипция.

3. Трансляция.

4. Генетический код и его свойства.

Задание 1. Используя материал, изложенный в лекциях и в Теме 5, Раздел №2 «Метаболизм. Экспрессия генов» (Методические указания по самостоятельной работе студентов, стр. 36-40), подготовьте развернутые ответы.

· Общее направление передачи генетической информации. Исключение - ретровирусы.

· Геном, его характеристика.

· Генетический код, его свойства.

· Транскрипция, ее этапы.

· Трансляция, ее этапы.

· Отличия в работе структурных генов эукариот и прокариот. Оперон прокариот. Позитивная и негативная регуляция.

Обратите внимание, что репликацию, транскрипцию и трансляцию необходимо уметь изображать в виде схем на доске.

Задание 2. Решите задачу. Ответ обоснуйте.

В молекуле ДНК тиминовый нуклеотид составляет 16% от общего количества нуклеотидов. Выберите правильное процентное соотношение в данной ДНК каждого из остальных видов нуклеотидов. Сопроводите свой ответ рисунком. Какой принцип и какое правило Вы использовали для ответа?

1) А – 32%; Г – 24%; Ц – 30%

2) А – 16%; Г – 34%; Ц – 34%

3) А – 16%; Г – 40%; Ц – 40%

4) А – 18%; Г – 32%; Ц – 34%

5) А – 16%; Г – 24%; Ц – 24%

Задание 3. Известно, что реакции матричного синтеза имеют ряд преимуществ перед прочими реакциями. Перечислите эти преимущества. Особое внимание уделите полисомам и укажите, в каких клетках они образуются. В чем состоит «биологическая выгода» использования полисом?

Задание 4. Решите задачу. Ответ обоснуйте.

Участок молекулы ДНК имеет следующий состав: -Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Перечислите не менее 3 последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимин на цитозин. Замена восьмого нуклеотида аденин на тимин? Какая замена может иметь более серьезные последствия? Для ответа на вопрос используйте таблицу генетического кода (приведена ниже).

Задание 5. Решите задачу. Ответ обоснуйте.

1) Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГААТЦААТЦГГААТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

2) Решите задачу, если фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГТТГГГЦТАГГЦТТ.

Генетический код (мРНК)

Первый нуклеотид триплета мРНК	Второй нуклеотид триплета мРНК				Третий нуклеотид триплета мРНК
	У	Ц	А	Г
	фен	сер	тир	цис	У
У	фен	сер	тир	цис	Ц
	лей	сер	STOP	STOP	А
	лей	сер	STOP	три	Г
	лей	про	гис	арг	У
Ц	лей	про	гис	арг	Ц
	лей	про	глн	арг	А
	лей	про	глн	арг	Т
	иле	тре	асн	сер	Г
А	иле	тре	асн	сер	Ц
	иле	тре	лиз	арг	А
	мет	тре	лиз	арг	Г
	вал	ала	асп	гли	У
Г	вал	ала	асп	гли	Ц
	вал	ала	глу	гли	А
	вал	ала	глу	гли	Г

Примечание: сокращения аминокислот общепринятые.

Занятие 10.

Тема: Универсальная биологическая мембрана.

Транспорт

Круг обсуждаемых вопросов:

1. Строение и функции биологических мембран.

2. Пассивный транспорт.

3. Активный транспорт.

Задание 1. Используя материал, изложенный в лекциях и в Теме 6, Раздел №3 «Клетка, ее строение и воспроизведение» (Методические указания по самостоятельной работе студентов, стр. 41-43), подготовьте развернутые ответы.

· Строение и функции биологических мембран.

· Свойства биологических мембран. Межклеточные контакты.

· Пассивный транспорт. Белки-переносчики в мембране.

· Активный транспорт, его разновидности.

· Градиент Na⁺ и К⁺ в клетке. Na⁺/К⁺-АТФаза.

· Симпорт и антипорт.

· Везикулярный перенос. Роль эндоцитоза и фагоцитоза в клетке.

Задание 2. Опишите свойства универсальной мембраны. Какое свойство основное и почему? Сколько времени составные элементы биологической мембраны могут находиться в неподвижности? Дайте по рисунку характеристику белкам мембраны. Зачем на внешней стороне гидрофильной поры располагается элемент гликокаликса? Как он называется? Можно ли изъять этот белок из мембраны без ее разрушения? Найдите на рисунке гидрофильные и гидрофобные слои мембраны. Чем они образованы?

Задание 2. Какой вид транспорта представлен на рисунке? Охарактеризуйте его. Перечислите органеллы, занятые в процессе, изображенном на верхнем рисунке и на нижнем. Какой связан с катаболизмом, какой с анаболизмом?

Задание 3. Рассмотрите рисунок. С внешней стороны мембраны находятся два вещества, которые поступают внутрь клетки. Опишите эти процессы, охарактеризуйте их энергозатратность. Приведите примеры веществ, поступающих в клетку с помощью этих механизмов. В каком случае изменяется конформация белка, в каком – нет? Чем обеспечивается высокая избирательность одного из процессов?