Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Владивостокский государственный медицинский университет

федерального агентства по здравоохранению

и социальному развитию

Л.В. Веревкина

Сборник задач по биологии

Учебное пособие

Владивосток, 2008

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Владивостокский государственный медицинский университет

федерального агентства по здравоохранению

и социальному развитию

Веревкина Л.В.

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО БИОЛОГИИ

Учебное пособие

Рекомендуется Дальневосточным региональным учебно-методическим

центром в качестве пособия для студентов

медицинских вузов и лицеев

Владивосток, 2008

УДК 57 (076) (075.8)

В313

Веревкина Л.В. Сборник задач по биологии:

Учебное пособие. – Владивосток; ВГМУ, 2008 – 200 с.

Рецензенты:

Н.П. Токмакова - к.б.н., доцент кафедры клеточной биологии ДВГУ

Г.Г.Божко - к.б.н., доцент кафедры биологии ВГМУ

В.А.Шаркова - к.м.н., доцент кафедры микробиологии ВГМУ

В учебном пособии «Сборник задач по биологии» (второе переиздание) представлено 500 задач по всем основным разделам биологии: цитологии; общей, медицинской и популяционной генетике, экологии. В каждом разделе перед задачами для самостоятельного решения дано краткое изложение теоритического материала по соответствующим темам, а также представлены схемы решения основных задач. Задачи подобраны разной степени трудности, поэтому пособие может быть использовано как студентами, так и лицеистами Владивостокского университета, а также преподавателями биологии медицинских классов образовательных школ и медицинских колледжей.

Оглавление

Стр.

Предисловие 4

1. Основы цитологии. 5

1.1. Генетический механизм наследования 5

1.2. Фотосинтез и хемосинтез 19

1.3. Обмен веществ и преобразования энергии в клетке 27

1.4. Митоз и митотический цикл 38

1.5. Мейоз и гаметогенез 45

2. Основы генетики. 56

2.1. Моногибридное скрещивание 56

2.2. Полигибридное скрещивание 71

2.3. Множественные аллели и группу крови 86

2.4. Наследование, сцепленное с полом 97

2.5. Сцепление генов 108

2.6. Взаимодействие неаллельных генов 120

2.7. Множественное действие генов 136

2.8. Основные закономерности изменчивости. 141

2.9. Составление и анализ родословных 150

2.10 Генетика популяций 161

3. Основы экологии 167

4. Ответы на задачи 178

5. Приложение 1,2. 198

6. Литература 199

Предисловие

Дорогие друзья!

Данное пособие предназначено для студентов и учащихся лицея ВГМУ. Этим пособием также могут воспользоваться учителя, преподающие биологию в медицинских классах и абитуриенты, готовящиеся к поступлению в медицинский ВУЗ.

Пособие содержит большое количество разнообразных задач по основгым разделам биологии: цитологии, генетике и экологии. Перед задачами для самостоятельного решения дано в сжатой, но достаточно полной мере, объяснение теоритического материала, а также решения типовых задач по каждому разделу.

Целью данного пособия было достижение хорошего усвоения теоритического материала как студентами, проходящими биологию в медвузе, так и лицеистами желающими поступить в медицинский университет.

Решение задач поможет глубже усвоить учебный материал и использовать теоритический материал в практической деятельности.

Биология является базовой дисциплиной в медицинском университете, потому что знание этого предмета необходимо для освоения других дисциплин. В связи с этим «Сборник задач по биологии», хочется надеяться достигнет своей цели.

Задачи по биологии с решениями.

1. Основы цитологии.

1.1. Генетические механизмы наследования.

О сновное положение молекулярной биологии утверждает, что перенос генетической информации может происходить от ДНК через и-РНК (м-РНК) к белку, то есть по схеме: ДНК и-РНК белок.

Для каждого вида растений и животных характерен свой особый набор белков. Даже у особей одного вида, включая человека, белки различаются по свойствам.

Набор белков - это основа индивидуальной и видовой специфичности. Наследственная информация о строении белков хранится в молекулах ДНК. ДНК входит в состав хромосом ядра и непосредственного участия в синтезе белков не принимает. Сборка белковых молекул осуществляется на рибосомах в цитоплазме, а информация о белках из ядра к рибосомам поступает через посредника, которым является РНК (и-РНК).

Для перевода последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК и и-РНК в последовательность аминокислот в синтезируемой молекуле белка используется специальный генетический код.

Генетический код - это последовательность расположения нуклеотидов в молекуле ДНК, определяющая последовательность расположения аминокислот в белковой молекуле.

Свойства генетического кода.

Триплетность. Последовательность из трех нуклеотидов, названная триплетом, или кодоном, кодирует одну аминокислоту.

Вырожденность. Каждая аминокислота зашифрована более, чем одним кодоном. Исключения составляют аминокислоты метионин и триптофан. Каждая из них кодируется только одним триплетом. Для кодирования 20 аминокислот используется 61 комбинация нуклеотидов. Триплет АУГ, кодирующий метионин, называется стартовым. С него начинается синтез белка. Три кодона (УАА, УАГ, УГА) несут информацию о прекращении синтеза белка. Их называют триплетами терминаций.

Неперекрываемость. В молекуле ДНК каждый нуклеотид входит лишь в какой-либо один кодон.

Однозначность. Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.

Коллинеарность. Теория генетического кода предполагает, что аминокислоты в белке располагаются в той же последовательности, в какой кодоны располагаются в гене. Это положение получило название коллинеарности, то есть линейного соответствия аминокислот в белке и кодирующих их триплетов в соответствующем отрезке ДНК.

Универсальность. Генетический код един для всех живущих на земле существ.

В последовательности процессов, происходящих при синтезе белковых молекул можно выделить три этапа. Это транскрипция, процессинг и трансляция.

Структурными единицами наследственной информации являются гены, то есть участки молекул ДНК, несущие информацию о каком то определенном белке.

Транскрипция. (от лат. transcriptio - переписывание) - это синтез и-РНК на молекуле ДНК, при котором последовательность оснований одной цепи ДНК копируется в комплементарную (взаимодополняющую) последовательность оснований и-РНК. Молекула ДНК на участке гена раскручивается, и списывание информации происходит с одной из двух раскручиваемых нитей ДНК. Та нить, с которой снимается информация, называется кодогенной. Сборка молекул и-РНК по принципу комплеменатарности идет с помощью фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Скорость сборки достигает 50 нуклеотидов в секунду. Некоторые участки и-РНК не несут информацию о будущей молекуле белка. Их присутствие связано с особенностями строения генов и механизма транскрипции, поэтому эту и-РНК называют незрелой или про-и-РНК. Неинформативные участки молекул про-и-РНК, называемые интронами должны быть удалены. Это происходит во время процессинга.

Процессинг - это процесс созревания молекулы информационной РНК, сопровождающийся удалением неинформативных участков (интронов) и сращиванием (сплайсингом) остающихся информативных последовательностей, называемых экзонами. Поэтому длина зрелой, направляющейся к рибосомам, и-РНК оказывается короче первоначальной. Эту РНК называют матричной (м-РНК).

Трансляция (от лат. translatio - перевод)- это перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. На рибосомах идет синтез комплементарных цепей белков по матрице м-РНК.

Аминокислоты, из которых синтезируется белки, доставляются к рибосомам с помощью специальных транспортных РНК (т-РНК). Молекулы т-РНК по форме напоминают лист клевера и состоят из 85-100 нуклеотидов. В клетке присутствует около 40 т-РНК. На вершине "листа" т-РНК имеется триплет, который называется антикодоном. Он комплементарен нуклеотидам кодона м-РНК. К основанию молекулы т-РНК присоединяется та аминокислота, которую кодирует триплет, комплементарный антикодону. Этот процесс проходит с помощью фермента - кодазы с затратой энергии, получаемой при расщеплении молекулы АТФ.

Трансляция состоит из трех последовательных фаз: инициации, элонгации и терминации.

Во время инициации происходит сборка всего комплекса, участвующего в синтезе молекулы белка. Последовательно объединяются м-РНК, малая субъединица рибосомы, первая т-РНК со своей аминокислотой, специальные ферменты, называемые факторами инициации, большая субъединица рибосом.

Элонгация - это процесс удлинения белковой молекулы. Он продолжается до тех пор, пока в рибосому не попадает один из трех кодонов, не кодирующих аминокислоты. Это триплеты терминации: УАА, УГА, УАГ.

Терминация - завершение синтеза белковой молекулы. В клетке не существует т-РНК с антикодонами, комплементарными триплетам терминации. К рибосоме присоединяется специальный фактор терминации, который способствует разъединению субъединиц и освобождению синтезируемой молекуле белка.

Для увеличения производства белков по одной молекуле м-РНК перемещается сразу много рибосом. Такой комплекс рибосом, объединенных одной молекулой м-РНК, называют полирибосомой.