Презентация по биологии "Кодирование генетической информации"

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

https://kahoot.i t/

Лицей № 177 города Казани Учитель биологии Фишкина Э.З. Учитель информатики Гаязова Н.Т.