§ 3.5. ІНФОРМАЦІЙНА ФУНКЦІЯ ДНК ТА РНК

• Назад до змісту

ДІЯЛЬНІСТЬ

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Що подібного та відмінного між ДНК та РНК? Оцінювання знань з використанням порівняння. Таблиця. Характеристика ДНК й РНК

Р Формулює визначення поняття «ДНК», «РНК»:

• Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) — тип нуклеїнової кислоти, мономерами якої є дезоксирибонуклеотиди, структура — подвійна спіраль та основна функція — зберігання інформації про структуру РНК й білків.
• Рибонуклеїнова кислота (РНК) — тип нуклеїнової кислоти, мономерами якої є рибонуклеотиди, структура — одинарний ланцюг та основна функція — реалізація спадкової інформації.

В Визначає сутність змістових елементів таблиці:

• Мономери: дезоксирибонуклеотиди (4 типи) у ДНК та рибонуклеотиди (4 типи) у РНК.
• Склад нуклеотидів: у ДНК входять аденін, тимін, гуанін, цитозин, дезоксирибоза і залишок ортофосфатної кислоти; у РНК — аденін, урацил, гуанін, цитозин, рибоза і залишок ортофосфатної кислоти.
• Структура: ДНК має вигляд подвійної правозакрученої спіралі з двох антипаралельних ланцюгів; РНК є одноланцюговою молекулою значно меншої довжини.
• Властивості: для ДНК властиві реплікація, репарація, денатурація та ренатурація; РНК менш стійка і не має здатності до репарації.
• Функції: ДНК забезпечує збереження та передачу спадкового коду; РНК виконує роль посередника й бере участь у синтезі білків (мРНК, тРНК, рРНК).

К Конструює таблицю:

С Оцінює: особливості ДНК та РНК:

• Обидві молекули побудовані з нуклеотидів, проте хімічні відмінності (дезоксирибоза та тимін у ДНК замість рибози та урацилу в РНК) роблять ДНК значно стабільнішою для довготривалого збереження спадкових даних, а одноланцюгову РНК — зручною для швидкого синтезу білків.

РОЗВИВАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Які особливості структурної організації ДНК та РНК? Практична вправа. Розв’язування вправ на тему: «Нуклеїнові кислоти»

Р Усвідомлює пізнавальну ситуацію:

• Для розв’язування задач застосовують сталі величини: лінійна довжина одного нуклеотиду становить $0{,}34\text{ нм}$, середня молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює $345\text{ а.о.м.}$, а з’єднання ланцюгів у ДНК відбувається за принципом комплементарності ($\text{А} = \text{Т}$, $\text{Г} = \text{Ц}$).

В Формулює очікувані результати:

• Побудувати комплементарний ланцюг за принципом $\text{А} = \text{Т}$, $\text{Г} = \text{Ц}$.
• Обчислити довжину молекули через добуток кількості пар нуклеотидів на $0{,}34\text{ нм}$.
• Знайти загальну масу фрагмента за сумою мас усіх його мономерів.
• Розрахувати кількість кожного виду нуклеотидів за правилом комплементарності.

К Розв’язує вправи:

Вправа 1.

• Схема дволанцюгової ДНК за принципом комплементарності:
  1-й ланцюг: ТТГ АГЦ АЦГ ГТА ААТ ЦГА
  2-й ланцюг: ААЦ ТЦГ ТГЦ ЦАТ ТТА ГЦТ
• Довжина фрагмента ДНК (визначається довжиною одного ланцюга з $18$ нуклеотидів):
  $l = 18 \cdot 0{,}34\text{ нм} = 6{,}12\text{ нм}$
• Молекулярна маса дволанцюгового фрагмента (в обох ланцюгах разом $18 \cdot 2 = 36$ нуклеотидів):
  $M = 36 \cdot 345\text{ а.о.м.} = 12\,420\text{ а.о.м.}$
• Відповідь: довжина фрагмента — $6{,}12\text{ нм}$; маса — $12\,420\text{ а.о.м.}$

Вправа 2.

• Молекула РНК є одноланцюговою і налічує $37$ нуклеотидів:
  $l = 37 \cdot 0{,}34\text{ нм} = 12{,}58\text{ нм}$
• Відповідь: довжина фрагмента РНК дорівнює $12{,}58\text{ нм}$.

Вправа 3.

• Якщо фрагмент дволанцюгової ДНК містить загалом $270$ нуклеотидів, то кількість пар основ у ньому становить:
  $N_{\text{пар}} = \dfrac{270}{2} = 135\text{ пар}$
• Довжина подвійної спіралі:
  $l = 135 \cdot 0{,}34\text{ нм} = 45{,}9\text{ нм}$
  (Якщо в умові мається на увазі, що один ланцюг містить $270$ нуклеотидів, довжина складе: $l = 270 \cdot 0{,}34\text{ нм} = 91{,}8\text{ нм}$).
• Відповідь: довжина фрагмента подвійної спіралі ДНК становить $45{,}9\text{ нм}$.

Вправа 4.

• Розрахунок кількості аденілових, гуанілових і цитидилових нуклеотидів:
  За правилом комплементарності $\text{А} = \text{Т} = 560$ нуклеотидів ($28\%$).
  Разом вони становлять:
  $28\% + 28\% = 56\%$.
  Частка гуанілових і цитидилових нуклеотидів разом:
  $100\% - 56\% = 44\%$.
  Оскільки $\text{Г} = \text{Ц}$, частка кожного з них:
  $\dfrac{44\%}{2} = 22\%$.
  Загальна кількість нуклеотидів у фрагменті:
  $N_{\text{заг}} = \dfrac{560}{0{,}28} = 2000\text{ нуклеотидів}$.
  Кількість гуанілових нуклеотидів:
  $\text{Г} = 2000 \cdot 0{,}22 = 440\text{ нуклеотидів}$.
  Кількість цитидилових нуклеотидів:
  $\text{Ц} = 440\text{ нуклеотидів}$.
• Розрахунок розміру фрагмента ДНК:
  Кількість пар у спіралі:
  $N_{\text{пар}} = \dfrac{2000}{2} = 1000\text{ пар}$.
  Довжина фрагмента:
  $l = 1000 \cdot 0{,}34\text{ нм} = 340\text{ нм}$.
• Відповідь: а) $\text{А} = 560$, $\text{Г} = 440$, $\text{Ц} = 440$ нуклеотидів; б) розмір фрагмента становить $1000\text{ пар нуклеотидів}$ (довжина $340\text{ нм}$).

С Оцінює результати: ОБҐРУНТУВАННЯ про особливості структурної та функціональної організації ДНК та РНК:

• Чітка пропорційність нуклеотидів у ДНК свідчить про високу стабільність генетичного коду, де подвійний ланцюг надійно захищає спадкову інформацію. Одноланцюгова РНК є значно пластичнішою й меншою, що дозволяє їй переносити копії генів з ядра до цитоплазми та спрямовувати синтез білків на рибосомах.

ЦІННІСНЕ ЗАВДАННЯ

Яке значення реплікації ДНК? Вправа для вибірковості. DNA replication

Р Визначає поняття «Реплікація ДНК»:

• Реплікація ДНК — це процес самоподвоєння ДНК, який забезпечує точне копіювання спадкової інформації і передавання її з покоління в покоління.

В Ілюструє прикладами значення реплікації:

• Неперервність поколінь: кожна новоутворена клітина під час поділу отримує точну копію материнського генетичного матеріалу.
• Ріст і регенерація тканин: самоподвоєння ДНК уможливлює поділ клітин організму для росту та загоєння пошкоджень.
• Точність копіювання: матричний принцип і комплементарність нуклеотидів забезпечують точне відтворення спадкового коду.

К Конструює інфографіку:

С Виявляє ставлення на рівні вибірковості та оцінює: зв’язок між особливостями ДНК й РНК та ІНФОРМАЦІЄЮ:

• Збереження та реалізація генетичної програми є основою життя: стабільна молекула ДНК слугує головним сховищем спадкової інформації, а молекули РНК виступають посередниками, які зчитують цей код і втілюють його у форму функціональних білків.

САМОРОЗВИТОК

САМОНАВЧАННЯ

Ціннісно-емоційне завдання. Як керувати своїми емоціями (за методикою STOPP)?

• С (Стримайся): зроби коротку паузу й не роби поспішних дій під дією сильних емоцій.
• Т (Тримай подих): зроби глибокий спокійний вдих і плавний видих, щоб зняти напругу в тілі.
• О (Оціни стан): поглянь на ситуацію збоку й запитай себе, чи відповідає реакція фактам.
• П (Продовжуй жити): обери корисну дію та спокійно рухайся вперед.

САМООЦІНЮВАННЯ

КРЕАТИВНА РОБОТА 3. НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ та ферменти репарації

1. Увідповіднення названих молекул (1–4) з групами (А–У):

• 1 урацил — Н (нітрогенвмісна основа рибонуклеотидів)
• 2 тимін — У (нітрогенвмісна основа дезоксирибонуклеотидів)
• 3 рибоза — К (пентоза рибонуклеотидів)
• 4 дезоксирибоза — Л (пентоза дезоксирибонуклеотидів)

2. Увідповіднення запитань (5–8) з варіантами відповідей (А–И) для фрагмента ланцюга ДНК АЦТ-ТТГ-ГАТ:

• 5 який склад другого ланцюга ДНК? — Е (ТГА-ААЦ-ЦТА)
• 6 який склад ланцюга мРНК? — А (УГА-ААЦ-ЦУА)
• 7 яка довжина цього ланцюга ДНК? ($l = 9 \cdot 0{,}34\text{ нм} = 3{,}06\text{ нм}$) — З ($3{,}06\text{ нм}$)
• 8 яка маса ланцюга мРНК? ($M = 9 \cdot 345\text{ а.о.м.} = 3105\text{ а.о.м.}$) — И ($3105\text{ а.о.м.}$)

Таблиця відповідей:

• Отримане закодоване слово: НУКЛЕАЗИ.

Особливості рестриктаз («ферментів-ножиць»):

• Рестриктази — це захисні ферменти бактерій, які розпізнають чітко визначені послідовності нуклеотидів у чужорідній ДНК і розрізають її в цих місцях. Завдяки високій точності вони є головним інструментом генної інженерії для розрізання молекул ДНК і створення рекомбінантних генів.