Практикум по молекулярной биологии для 9 класса
опыты и эксперименты по биологии на тему

З 1. В таблице представлены начальные скорости реакций в зависимости от

концентрации субстрата для 3 различных ферментов (X,Y и Z):

Концентрация субстрата  

(условные единицы)

                                                          Начальная скорость ( условные единицы )

                                                                       X         Y        Z

1                                                                   0,92  0,91   0,032

2                                                                  1,67   1,67   0,176

4                                                                  2,85   2,86   0,919

6                                                                  3,75   3,75   2,180

8                                                                  4,40   4,44   3,640

10                                                                4,90   5,00   5,000

15                                                                5,80   6,00   7,337

20                                                                6,23   6,67   8,498

30                                                                6,80   7,50   9,397

50                                                                6,00   8,33   9,824

100                                                              4,20   9,09   9,968

1. Как зависит скорость реакции от количества субстрата?

2. Определите, какой из ферментов (X, Y или Z) ингибируется (то есть замедляется) своим собственным субстратом?

Практикум по молекулярной биологии.

Цель: (сформулировать самостоятельно в конце урока).

Практическая часть

• Выделение ДНК.

Прочитайте статью, запишите кратко ход работы, выполните лабораторную, используя имеющееся оборудование и материалы. Запишите наблюдения.

Лаборатория на кухне (выделение в домашних условиях ДНК)

Одной из основных задач генной инженерии является получение белков с заранее заданными свойствами. Для решения этой задачи необходимо уметь направленно изменять мельчайшие составные части генов – отдельные пары нуклеотидов молекулы ДНК. Такие операции c самой большой молекулой стали возможными сравнительно недавно и связываются в сознании обычного человека с ультрасовременными лабораториями, оборудованными сложными и дорогими приборами. Читая о современных достижениях генной инженерии, наверное, мало кто предполагает, что выделить и потрогать довольно чистый препарат “святая святых” жизни – ДНК – можно не только в специальных лабораториях, но и в домашних условиях. Экспериментируя, вы сможете усовершенствовать и изменить предлагаемые процедуры и узнать много нового об одном из важнейших компонентов клетки.

Цепь молекулы ДНК может содержать несколько миллионов атомов. В водном растворе цепи ДНК несут слабый отрицательный заряд и отталкиваются друг от друга. Если в растворе в достаточном количестве присутствуют положительно заряженные ионы, они притягиваются к цепям ДНК и нейтрализуют их заряд, в результате чего цепи ДНК могут слипаться. Таким образом, изменяя концентрацию соли, можно заставить отдельные фрагменты ДНК диссоциировать или, наоборот, объединяться. Это явление и лежит в основе методов выделения ДНК из клеток.

Почти все необходимое для выделения ДНК вы сможете найти на кухне. Сначала надо приготовить буферный раствор (буфер). Налейте 120 мл воды в чистую стеклянную емкость, добавьте 1,5 г (1/4 чайной ложки) поваренной соли, 5 г (1 чайную ложку) питьевой соды. В буфер надо добавить немного детергента – 5 мл (1 чайную ложку) шампуня или жидкого средства для стирки. Детергент выпоняет две функции: разрушает клеточные стенки и способствует расщеплению крупных белков, которые иначе могут выделиться вместе с ДНК. Для того чтобы замедлить деградацию выделенной ДНК, буфер перед началом опыта охлаждают в кастрюле или любом другом сосуде, наполненном смесью колотого льда с солью.

В качестве источника ДНК подойдут овощи или фрукты. Хорошие результаты получаются с луком, чесноком, бананами и томатами. Но вы можете попробовать какой-нибудь другой фрукт или овощ. Возьмите его, разрежьте на мелкие кусочки, поместите в подходящий по размерам чистый сосуд, добавьте немного воды и тщательно измельчите до однородного состояния. При такой обработке клетки отделяются друг от друга, что способствует более эффективному действию детергента.

Поместите 5 мл полученного пюре в чистую емкость, добавьте 10 мл охлажденного буфера. Полученную смесь энергично перемешивайте в течение не менее 2 мин – в это время происходит разрушение клеточных стенок детергентом и выход содержимого клеток в раствор. Далее нужно отделить раствор, содержащий ДНК и другие молекулы, от нерастворимых остатков растительного материала. Для этого следует отфильтровать раствор через обычный кофейный фильтр или полотно. Если вам повезет, крупные частицы, все-таки прошедшие через фильтр, либо осядут на дно, либо будут плавать на поверхности. Для получения чистого раствора слейте его верхний слой, подождите, пока осядут остальные частицы, и затем аккуратно слейте (или перенесите пипеткой) жидкость в узкий сосуд.

Полученный раствор содержит фрагменты ДНК и множество других молекул – РНК, белков, углеводов и т.п.

Для экстракции (выделения) ДНК необходимо небольшое количество изопропилового спирта (изопропанола, ИПС), предварительно сильно охлажденного в морозильнике. При помощи соломинки для коктейлей аккуратно нанесите 10 мл охлажденного спирта на поверхность раствора ДНК. Для этого погрузите соломинку в сосуд со спиртом и зажмите верхнее отверстие, затем опустите нижний конец соломинки в пробирку с раствором, прикоснитесь соломинкой к стенке и, слегка наклонив пробирку, позвольте спирту медленно стечь по стенке. Если вы все сделали правильно, спирт, плотность которого меньше плотности буфера, останется на поверхности раствора.

Поместите тонкую стеклянную или деревянную палочку, например карандаш, в раствор таким образом, чтобы ее кончик оказался непосредственно под границей между буфером и спиртом, и очень осторожно в течение 1 мин поворачивайте попеременно в разные стороны. При этом наиболее длинные фрагменты ДНК накрутятся на палочку. Затем вытащите палочку – спирт заставит ДНК прилипнуть к концу палочки, и вы увидите на нем прозрачный вязкий осадок.

Конечно, в результате этой простой процедуры нельзя получить чистый препарат ДНК. В лаборатории в буфер добавляют ферменты, разрушающие млекулы РНК, которые иначе могут выделиться вместе с ДНК.

Даже после самой тщательной экстракции часть ДНК останется в растворе, образуя в нем невидимую паутину. При небольших дополнительных усилиях этот материал тоже можно увидеть. Некоторые красители, например метиленовый синий, связываются с заряженными фрагментами ДНК. Для окраски нитей, образованных оставшейся в растворе ДНК, достаточно добавить в него микроскопическое количество красителя – его молекулы свяжутся с ДНК, оставляя раствор неокрашенным.
По материалам
Scientific American,
сентябрь, 1998

• Качественные реакции на белки и углеводы. Реакции взаимодействия биомолекул с раствором йода.

Перед вами в штативах находятся пробирки, в которых содержатся растворы белков и углеводов.

Вам необходимо установить, в какой пробирке находятся белок, а в какой углевод.

Подсказка

При воздействии водного раствора йода на полисахариды можно наблюдать окрашивание образца в темно-синий. С моносахаридами и белками подобного мы не наблюдаем.

Ко всем испытуемым образцам добавить 2-3 капли раствора йода.

Записать результаты.

Вопрос: известно, что если к полученному раствору полисахарида с йодом добавить слюну, то цвет от темно-синего перейдет к темно-коричневому. Что при этом происходит с полисахаридом, как называются молекулы, оказывающее такое воздействие?

Теоретическая часть

Вариант 1

Часть А. Выберите один  правильный ответ

A1.К какому классу химических веществ относится рибоза?

А-белок                                          Б-углевод              В-липид

A2.Посредством какой  химической  связи  соединены между собой аминокислоты в молекуле белка первичной структуры?

А-дисульфидной                         Б-водородной   В-пептидной                                 Г-ионной

A3.Какая часть молекул аминокислот отличает их друг от друга?

А-радикал                       Б-карбоксильная группа        В-аминогруппа

A4.Мономерами белков являются:

А-нуклеотиды                                Б-аминокислоты           В-глюкоза                                        Г-жиры

A5.Важнейшее органическое вещество,входящее в состав клеток всех царств живой природы,обладающее первичной линейной конфигурацией,относится:

А-к полисахаридам                    Б-к липидам     В-к АТФ                                          Г-к полипептидам

A6.Сколько из известных аминокислот участвуют в синтезе белков?

А-20                                                                    Б-100          В-23

A7.Какую функцию белки не выполняют в клетке?

А-информационную                   Б-каталитическую        В-растворителя                            Г-запасающую

A8.Молекулы белков,связывающие и обезвреживающие чужеродные данной клетке вещества ,выполняют функцию…

А-защитную                                Б-энергетическую          В-каталитическую                    Г-транспортную

A9.Как называется органическое вещество,в молекулах которого содержатся атомы С,О,Н,выполняющее энегретическую и строительную функцию?

А-нуклеиновая кислота             Б-белок            В-углевод                                      

A10.Какие углеводы относятся к полимерам?

А-моносахариды        Б-дисахариды      В-полисахариды

 А11.Необходимим для всех химических реакций веществом в клетке, играющим роль растворителя большинства веществ,является…

А-поленуклеотид     Б-полипептид     В-вода       Г-полисахарид

А12.Сходство элементарного состава клетки и тел неживой природы свидетельствует…

А- о материальном единстве живой и неживой природы         Б- о зависимости живой природы от неживой

В- о изменении живой природы под влиянием факторов среды     Г- о их сложном химическ.составе

А13.Мономерами нуклеиновых кислот являются:

А-аминокислоты         В-жиры   Б-нуклеотиды                            Г-глюкоза

А14.Какие вещества входят в состав нуклеотида?

А- аминокислота,глюкоза                           Б- глицерин, остаток фосфорной кислоты, углевод

В- азотистое основание ,сахар пентоза, остаток фосфорной кислоты    

 Г-углевод пентоза,3остатка фосфорн.кислоты, аминокислота.

А15.Какой нуклеотид не входит в состав молекулы ДНК?

А-адениловый                        В-уридиловый

Б-гуаниловый                         Г-тимидиловый

Дописать предложение:

1. ДНК расшифровывается как…….
2. В состав РНК входит пентоза…….
3. В организме человека важную роль играют нервная и гуморальная регуляция. Гормоны по своей биохимической структуре являются…
4. Катализаторы осуществляют реакцию……..

Вариант 2

Часть А. Выберите один правильный ответ

А1.К группе моносахаридов относят:

А-глюкозу         Б-сахарозу         В-целлюлозу

А2.Какие из углеводов нерастворимы в воде?

А-глюкоза,фруктоза                              Б-крахмал           В-рибоза,дезоксирибоза

А3.Какие полисахариды характерны для живой клетки?

А-целлюлоза                                  Б-гликоген,хитин           В-крахмал

А4.Молекулы жиров образуются:

А-из глицерина,высших карбоновых кислот      В-из глюкозы    

 Б-из аминокислот,воды     Г-из этилового спирта,высших карбоновых кислот

А5.Жиры выполняют в клетке функцию:

А-транспортную                Б-энергетическую   В-каталитическую             Г-информационную

А6.К каким соединениям по отношению к воде относятся липиды?

А-гидрофильным               Б-гидрофобным

А7.Какое значение имеют жиры у животных?

А-структура мембран            Б-теплорегуляция     В-источник энергии                Г-источник воды                     Д-все перечисленное

А8.В состав какого жизненно важного соединения входит железо?

А-хлорофилла                            Б-ДНК    В-гемоглобина                           Г-РНК

А9.Какую долю в среднем  составляет в клетке вода?

А-80%                        Б-1%      В-20%

А10.Вещества,хорошо растворим.в воде-называются:

А-гидрофильные                Б-амфифильные        В-гидрофобные

А11.На каком уровне организации жизни существует сходство между органическим миром и неживой природой?

А-на тканевом    Б-на молекулярмом   В-на клеточном      Г-на атомном

А12.Какая из нуклеиновых кислот имеет наибольшую длину и молекулярную массу?

А-ДНК                                      Б-РНК

А13.РНК представляет собой:

А-нуклеотид,содержащий две богатые энергией связи

Б-молекулу,имеющую форму двойной спирали,цепи которой соеденены водородными связями

В-одиночную спираль                  Г-длинную полипептидную цепь

А14.Нуклеиновые кислоты выполняют в клетке функцию:

А-каталитическую       Б-строительную     В-энергетическую             Г-информационную

А15.Гуаниловому нуклеотиду комплементарен нуклеотид:

А-тимидиловый          В-цитидиловый       Б-адениловый                     Г-уридиловый

Дописать предложение:

1. РНК расшифровывается как…
2. В состав ДНК входит моносахарид…
3. Гемоглобин транспортирует кислород из легких к клеткам других тканей и органов. Это определяет следующую функцию белков:………..
4. Биокатализаторы по-другому называются…..

Задачи:

 Инструкция

Вычисляйте необходимые величины по теме «Нуклеиновые кислоты», придерживаясь правил Чаргаффа:

1.Количество аденина равно количеству тимина, а гуанина – цитозину;
2.Количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых оснований, т.е. А+Г = Т+Ц.
В цепи молекулы ДНК расстояние между нуклеотидами равно 0,34 нм. Относительная молекулярного масса одного нуклеотида равна 345.

1. Задания на стр.43 учебника.
2. На фрагменте одной нити ДНК нуклеотиды расположены в последовательности:

А–А–Г–Т–Ц–Т–А–Ц–Г–Т–А–Т

Определите процентное содержание всех нуклеотидов в этом фрагменте ДНК и длину гена.