Презентация к интегрированному уроку по биологии и информатике на тему "Кодирование генетической информации. Данный материал предназначен для проведения урока в профильном биолого-химическом 10 классе. Рассматривается вопрос о том, в чем сходство в кодировании информации в живых организмах и в памяти вычислительных машин.
Измерение
количества
информации
генетического кода
Интегрированный урок по биологии и информатике
Цели урока
Образовательные:
систематизировать и обобщить знания учащихся о сущности информации,
ее свойствах, видах, единицах измерения, об информационных процессах;
расширить знания обучающихся о кодировании информации
на примере живой природы;
совершенствовать умения обучающихся применять знания для решения задач.
Развивающие:
продолжить формирование умений:
обобщения изученного материала;
поиска аналога изученному явлению.
Воспитательные:
способствовать формированию:
научного мировоззрения на основе познаваемости живой природы; способности
самостоятельно выполнять задания и нести ответственность за результаты своего
труда;
культуры пространственного мышления
Методическая: реализация межпредметных связей.
Генетический код
система записи наследственной информации
в виде последовательности нуклеотидов ДНК.
Свойства:
триплетность,
однозначность,
вырожденность,
универсальность,
непрерывность,
неперекрываемость
О чем информирует нас молекула ДНК?
1. Информация о признаках организма
2. Информация об аминокислотном составе белка
1 аминокислота кодируется
тремя рядом стоящими нуклеотидами (АТГЦ)
Хранение наследственной информации
Какие информационные процессы
осуществляются в живой природе?
1. Репликация удвоение молекулы ДНК
2. Транскрипция переписывание информации
с ДНК на иРНК
3. Трансляция синтез белковой молекулы
Все эти процессы происходят
по принципу матричного синтеза.
“Информация есть информация,
а не материя и не энергия”
Н. Винер “Кибернетика,
или управление и связь в животном и машине”
Информационные процессы
● передача
● хранение
● обработка
Информация должна быть закодирована!
Кодирование это представление информации
в форме, удобной для её хранения, передачи и
обработки. Правило такого преобразования
называется кодом.
Данные это информация, закодированная
в некоторой форме.
Есть необходимость
сохранить, передать, обработать
генетическую информацию
с помощью компьютерной техники...
Какой код использовать?
Идея: использовать тот код, который применяется
в компьютерной технике
Двоичное кодирование это кодирование
с помощью двух знаков.
1 бит – это количество информации, которое
можно передать с помощью одного знака
в двоичном коде («0» или «1»).
К. Шеннон, 1948: bit = binary digit, двоичная цифра
Что можно сообщить
с помощью 1 бита?
1 бит – это количество информации, которое мы
получаем при выборе одного из двух возможных
вариантов (вопрос: «Да» или «Нет»?)
Примеры:
Эта стена – зеленая? Да.
Дверь открыта? Нет.
Сегодня выходной? Нет.
Это новый автомобиль? Новый.
Ты будешь чай или кофе? Кофе.
1
бит
0
1
2
бит
а
00
01
10
11
3
бит
а
000
001
010
011
100
101
110
111
4
бит
а
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
i
,
б
и
т
о
в
и
н
ф
о
р
Задача 1. Вождь племени ТумбаЮмба поручил своему министру
м
разработать двоичный код и перевести в него всю информацию.
а
Какой разрядности
ц
используемый в племени ТумбаЮмба содержит 67 символов?
и
и
потребуется двоичный
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
0
код,
если
алфавит,
Алфавитный подход
к определению количества информации
Задача 2. Световое табло состоит из лампочек, каждая из которых может
находиться в одном из двух состояний («включено» или «выключено»).
Какое наименьшее количество лампочек должно находиться на табло,
чтобы с его помощью можно было передать 50 различных сигналов?
Задача 3. Метеорологическая станция ведет наблюдения за влажностью
воздуха. Результатом одного измерения является целое число от 0 до 100,
которое записывается при помощи минимально возможного количества
бит. Станция сделала 80 измерений. Определите информационный объем
результатов наблюдений.
Сколько бит потребуется
для кодирования четырех
буквенных обозначений нуклеотидов?
1. А (A) аденин
2. Т (T) тимин / У (U) урацил
3. Г (G) гуанин
4. Ц (C) цитозин
Задача 4. Определите сколько бит информации
содержится в одной аминокислоте с помощью
алфавитного подхода к измерению информации.
i=2 бита
k=3
I=k*i=3*2 бита=6 бит
Задача 5.
Определите во сколько раз участок гена тяжелее
чем белок, если в состав белка входит 45 аминокислот.
При
этом вес одной аминокислоты 110 у.е.,
а вес одного нуклеотида 300 у.е., один нуклеотид
кодируется 2 битами.
Инф. объем нуклеотида 2 бита
Инф. объем аминокислоты 6 бит
Инф. объем белка: 6 бит*45=270 бит
Инф. объем участка гена:
(3*45)*2=270 бит
Инф. объем белка=Инф. объем
участка гена
Ответ: Они равны
Молекулярная масса белка:
45*110=4950 у.е.
Молекулярная масса гена: 40500 у.е.
Участок гена тяжелее чем белок в
40500/4950=8 раз
Ответ: 8 раз
Лицей № 177 города Казани
Учитель биологии Фишкина
Э.З.
Учитель информатики
Гаязова Н.Т.
информатика и биология.pptx
