Дано:
ДНК=3600 нуклеотидов
Найти: n(спиральных витков в ДНК)-?
Решение:
Тип данной задачи – на биосинтез белка.
1) т.к. молекула ДНК имеет две цепи, определяем количество нуклеотидов в одной цепи молекулы ДНК:
3600:2=1800 (нуклеотидов)
2) определяем число полных спиральных витков в данной молекуле, учитывая, что один виток двойной спирали ДНК содержит 10 пар нуклеотидов:
1800:10=180 (витков)
3) т.к. каждая аминокислота кодируется одним триплетом, определяем количество триплетов в одной цепи ДНК:
1800:3=600 (триплетов)
4) в процессе транскрипции будет синтезирована и-РНК из 1800 нуклеотидов (600 триплетов).
5) т.к. каждой аминокислоте соответствует своя т –РНК, следовательно в биосинтезе белка, закодированного в этом гене в процессе трансляции, примут участие 600 т-РНК.
Ответ: 1) количество полных спиральных витков в данной молекуле ДНК составляет 180. 2) в биосинтезе белка, закодированного в этом гене, примут участие 600 т-РНК.
Учимся решать задачи на счет витков спирали ДНК
Решение задачи №1
Вы, наверное, сейчас будете удивлены, узнав, что молекула ДНК может «шагать». Один шаг у этого грандиозного творения природы – это полный виток спирали ДНК. А если выражаться точнее, то это поворот на 360. Установлено, что один шаг молекулы ДНК составляют 10 пар нуклеотидов.
Следовательно, ответ:
3000:10=300, где 3000 – это число нуклеотидов по условию задачи, 10 – это число пар нуклеотидов в одном витке, 300 – это и есть число витков в спирали ДНК.
Решение задачи №2
Задачу решаем, не забывая о том, что один шаг это полный виток спирали ДНК.
Следовательно, ответ: в этой спирали 5000 шагов.
Решение задачи №3
К моменту решения этой задачи, вы уже четко представляете, что один шаг это полный виток спирали ДНК—поворот на 360. А также точно знаете. что один шаг составляют 10 пар нуклеотидов.
Следовательно, ответ: 5 Х 10 = 50 пар нуклеотидов, где 5 – это количество витков по условию задачи, а 10 – количество пар нуклеотидов в одном витке.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
- Наука
- / Биология
Скованные одной цепью: задачи для вступительных экзаменов по биологии
…но сначала кое-что вспомним.
Итак, ДезоксирибоНуклеиновая Кислота (ДНК) – крупная молекула, функция которой – хранить, передавать из поколения в поколение и реализовывать генетическую информацию. В 1953 году Уотсон и Крик выяснили, что ДНК – это спираль из двух правозакрученных цепей. Каждая цепь состоит из отдельных звеньев – нуклеотидов, а каждый нуклеотид, в свою очередь, из сахара (дезоксирибозы), остатка фосфорной кислоты и азотистого основания.
Если сравнить ДНК с винтовой лестницей, остатки фосфорной кислоты и дезоксирибоза окажутся перилами, а азотистые основания – ступеньками.
Учёные выяснили и параметры молекулы ДНК:
- диаметр спирали – 2 нм;
- длина одного нуклеотида – 0,34 нм;
- на один виток спирали приходится 10 нуклеотидов;
- шаг спирали (виток) имеет длину 3,4 нм.
Прочитали? А теперь повторите про себя. Ещё раз. И ещё. Тогда вы легко решите типовые задачи № 1, 2 и 3.
Задача 1
Участок молекулы ДНК состоит из 50 пар нуклеотидов. Вычислите длину этого участка.
Дано: 50 пар нуклеотидов.
Найти: длину участка.
Решение: Вспоминаем, что длина нуклеотида – 0, 34 нм, записываем 50х0,34=17 нм (ДНК двухцепочечная, поэтому длина фрагмента равна длине одной цепи).
Ответ: 17 нм.
Задача 2
Длина участка молекулы ДНК составляет 476 нм. Определите число пар нуклеотидов в этом участке.
Дано: длина участка ДНК – 476 нм.
Найти: число пар нуклеотидов.
Решение: как мы успели запомнить, длина нуклеотида=0, 34 нм, тогда
476:0,34= 1400 пар нуклеотидов.
Ответ: 1400 пар нуклеотидов.
Задача 3
Найдите количество витков во фрагменте ДНК, который содержит 1500 пар нуклеотидов.
Дано: длина участка=1500 пар нуклеотидов.
Найти: количество витков.
Решение: на один виток спирали ДНК приходится 10 пар нуклеотидов, тогда
1500:10=150 нм.
Ответ: 150 нм.
Тигр-альбинос спешит на помощь
Для записи фрагментов ДНК зачастую используют только азотистые основания, потому что дезоксирибоза и остатки фосфорной кислоты всегда одинаковы. Если убрать «лишнее», получится своего рода текст. Им и записана вся наследственная информация.
Встречающиеся в молекуле ДНК азотистые основания – аденин (А), гуанин (Г или G), тимин (Т), цитозин (Ц или С) – расположены не беспорядочно, а согласно правилу:
- Против А должно быть Т;
- Против Т должно быть А;
- Против Г должно быть Ц;
- Против Ц должно быть Г;
Эта закономерность носит название «принцип комплементарности» (дополнительности): А комплементарен Т, Г комплементарен Ц.
При делении клетка должна передать ДНК клеткам-потомкам. Для этого две цепи ДНК родительской клетки расплетаются, и на каждой из них происходит достройка второй цепи. Благодаря принципу комплементарности, последовательность нуклеотидов в новых цепях в точности повторяет «исходник».
Задача 4
Участок правой цепи молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: А-Т-Г-Ц-А-А-Ц-Т-Т-Г-А-Ц-Г-Ц-А. Найдите нуклеотидную последовательность левой цепи.
Дано: ДНК А-Т-Г-Ц-А-А-Ц-Т-Т-Г-А-Ц-Г-Ц-А.
Найти: нуклеотидную последовательность левой цепи.
Решение: (нуклеотиды левой цепи ДНК подбираем по принципу комплементарности А-Т, Г-Ц)
ДНК А-Т-Г-Ц-А-А-Ц-Т-Т-Г-А-Ц-Г-Ц-А
ДНК Т-А-Ц-Г-Т-Т-Г-А-А-Ц-Т-Г-Ц-Г-Т.
Ответ: левая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов Т-А-Ц-Г-Т-Т-Г-А-А-Ц-Т-Г-Ц-Г-Т.
При записи решения размещайте цепи на одной строке без переноса друг под другом. Это побережёт нервы вам и экзаменатору.
Чтобы не путать комплементарные нуклеотиды, можно использовать сочетания слов «Голубая Цапля» и «Тигр-Альбинос». Вы можете придумать что-то свое, Главная Цель – не Терять Адекватности во время экзаменов.
Азотистые основания подразделяются на пурины (А и Г) и пиримидины (Т и Ц). Пиримидины отличаются сравнительно небольшой величиной, а пурины почти в два раза превосходят по размеру «коллег». Диаметр спирали ДНК имеет относительно постоянный размер – 2 нм. Два пурина не смогли бы уместиться внутри цепи, а два пиримидина – оказались бы слишком далеко друг от друга. Только один пурин и один пиримидин могут образовать «ступеньку».
Отсюда можно сделать вывод, что число пуриновых оснований равно числу пиримидиновых, то есть А+Г=Т+Ц. Эта закономерность известна как правило Чаргаффа.
Задача 5
Сколько содержится нуклеотидов А, Т, Г во фрагменте молекулы ДНК, если в нём обнаружено 1200 нуклеотидов Ц, что составляет 20% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?
Дано: Ц 20% — 1200 нуклеотидов.
Найти: нуклеотидов А, Т, Г.
Решение:
1. Ц комплементарен Г и их количество равно, то Г=20%, что составляет 1200 нуклеотидов.
2. Согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100%, тогда А+Г и Т+Ц по 50 %, следовательно 50-20=30% (А, Т).
3. Составляем пропорцию
1200 нуклеотидов – 20%
х нуклеотидов – 30%
30х1200:20=1800 нуклеотидов (А, Т)
Ответ: Г – 1200 нуклеотидов, А, Т – 1800 нуклеотидов.
Цепи ДНК удерживаются благодаря водородным связям между комплементарными основаниями. Так, между А и Т образуется двойная связь (А = Т), а между Г и Ц – тройная (Г = Ц). Эти связи достаточно слабы, и легко разрушаются в процессе самоудвоения ДНК или при экстремальном воздействии факторов среды (например, высокой температуры).
Разрушить тройную связь сложнее, чем двойную, поэтому в молекулах ДНК бактерий, живущих в термальных источниках преобладают Г-Ц пары.
Задача 6
Определите число водородных связей в фрагменте молекулы ДНК, если известно, что нуклеотидов с аденином – 10, с гуанином – 25.
Дано: А – 10, Г – 25.
Найти: водородные связи в ДНК.
Решение:
1. А=Т, Г=Ц, так как они комплементарны.
2. Считаем количество пар А – Т и умножаем на 2, так как между аденином и тимином образуются две водородные связи: 10х2=20 связей;
3. Считаем количество пар Г – Ц и умножаем на 3, так как между гуанином и цитозином образуются три водородные связи: 25х3=75 связей;
4. Тогда всего 20+75=95 водородных связей.
Ответ: 95 водородных связей.
Длина одного нуклеотида – 0,34 нм
На один виток спирали приходится 10 нуклеотидов
Шаг спирали (виток) имеет длину – 3,4 нм
Принцип комплементарности: А-Т, Г-Ц
Правило Чаргаффа: А+Г=Т+Ц
Водородные связи: А = Т, Г ≡ Ц.
Ни пуха ни пера!
17.11.2014
Практикум «Решение задач по молекулярной биологии»
педагог дополнительного образования, методист
Практикум «Решение задач по молекулярной биологии» включает в себя теоретический материал, примеры решений задач с описанием и анализом по разделам «Нуклеиновые кислоты» и «Биосинтез белка», задачи для самостоятельного решения. Пособие предназначено для учащихся старших классов, учителей, педагогов дополнительного образования, абитуриентов медицинских, биологических, сельскохозяйственных ВУЗов и для подготовки к ЕГЭ по биологии.
Оценить
12764
Содержимое разработки
Министерство образования науки и молодежи республики Крым
Крымское республиканское внешкольное учебное заведение
«ЦЕНТР ЭКОЛОГО-НАТУРАЛИСТИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА УЧАЩЕЙСЯ МОЛОДЕЖИ»
Котляр И.В.
ПРАКТИКУМ
«РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО
МОЛЕКУЯРНОЙ БИОЛОГИИ»
Симферополь, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Нуклеиновые кислоты
Примеры решений задач
Задачи для самостоятельного решения
Биосинтез белка
Примеры решений задач
Задачи для самостоятельного решения
Ответы к задачам для самостоятельного решения
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Практикум «Решение задач по молекулярной биологии» включает в себя задачи по разделам «Нуклеиновые кислоты» и «Биосинтез белка», задачи на генные мутации и нацелен на обучение способам решения задач по молекулярной биологии для подготовки к государственной итоговой аттестации в формате ЕГЭ.
В начале каждого раздела содержатся краткие теоретические сведения, необходимые для освоения навыков решения задач по молекулярной биологии.
В каждом разделе рассмотрены способы решения наиболее типичных задач с подробным их описанием и анализом.
Так же в каждом разделе имеются задачи различного уровня сложности, которые дают возможность проверить уровень усвоения учебного материала.
Пособие предназначено для учащихся старших классов, учителей, педагогов дополнительного образования, абитуриентов медицинских, биологических, сельскохозяйственных ВУЗов и для подготовки к ЕГЭ по биологии.
Раздел 1. Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Они присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Различают 2 типа нуклеиновых кислот –ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК(рибонуклеиновая кислота). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пятиуглеродный сахардезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу. В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в метаболизме.
Нуклеотиды – сложные вещества, в состав каждого из них входит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты. Существует пять основных азотистых оснований: аденин, гуанин, урацил, тимин и цитозин.Названия нуклеотидов происходят от названия соответствующих азотистых оснований; и те и другие обозначаются заглавными буквами: аденин – аденилат (А), гуанин – гуанилат (Г), цитозин – цитидилат (Ц), тимин – тимидилат (Т), урацил – уридилат (У).
Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных, спирально закрученных относительно друг друга цепочек. В состав нуклеотидов молекулы ДНК входят четыре вида азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин и цитоцин.
Полинуклеотидная цепь ДНК закручена в виде спирали наподобие винтовой лестницы и соединена с другой, комплементарной ей цепью с помощью водородных связей, образующихся между аденином и тимином, а также гуанином и цитозином. Нуклеотиды А и Т, Г и Ц называются комплементарными.В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых – числу цитидиловых. Эта закономерность получила название «правило Чаргаффа». Благодаря этому свойству последовательность нуклеотидов в одной цепи определяет их последовательность в другой.
Строение молекул РНК во многом сходно со строением молекул ДНК. Однако имеется и ряд существенных отличий. В молекуле РНК вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов входит рибоза, вместо тимидилового нуклеотида (Т) – уридиловый (У). Главное отличие от ДНК состоит в том, что молекула РНК представляет собой одну цепь.
Некоторые параметры молекул ДНК и белка:
Один шаг – это полный виток спирали ДНК – поворот на 3600
Один шаг составляют 10 пар нуклеотидов
Длина одного шага – 3,4 нм
Расстояние между двумя нуклеотидами — 0,34 нм
Молекулярная масса одного нуклеотида — 345 г/моль
В молекуле ДНК: А+Г=Т+Ц (Правило Чаргаффа)
Комплементарность нуклеотидов: А=Т; Г=Ц
Цепи ДНК удерживаются водородными связями, которые образуются между комплементарными азотистыми основаниями: аденин с тимином соединяются 2 водородными связями, а гуанин с цитозином тремя.
Примеры решений задач
1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 3000 нуклеотидов, из них цитидиловых нуклеотидов 650. Определите длину данного фрагмента и количество адениловых, тимидиловых и гуаниловых нуклеотидов.
Решение:
Используя правило Чаргаффа (А = Т; Г = Ц), опредеяем количество адениловых, тимидиловых и гуаниловых нуклеотидов:
Ц = Г = 650
А + Т = 3000 – (Г + Ц) = 3000 – 1300 = 1700 нуклеотидов
А = Т = 1700:2 = 850
Определяем длину данного фрагмента ДНК. 3000 нуклеотидов содержится в двухцепочной молекуле ДНК, следовательно, в одной цепи ДНК – 1500 нуклеотидов. Расстояние между двумя нуклеотидами составляет 0,34 нм, отсюда:
1500 х 0,34 нм = 510 нм.
Ответ:А = 850; Т = 850; Г = 650.
Длинна данного фрагмента ДНК = 510 нм.
Длина участка молекулы ДНК составляет 272 нм, адениловых нуклеотидов в молекуле 31%. Определить молекулярную массу молекулы, процентное содержание других нуклеотидов.
Решение:
Зная расстояние между двумя соседними нуклеотидами и длину данного фрагмента ДНК, вычисляем количество нуклеотидов в одной цепи ДНК:
272 : 0,34 = 800 нуклеотидов. Следовательно, в двух цепях участка
ДНК содержится – 1600 нуклеотидов.
Зная молекулярную массу одного нуклеотида, вычисляем молекулярную массу данного фрагмента ДНК:
х 345 г/моль = 552000 г/моль.
Используя правило Чаргаффа, где А = Т, а Г = Ц, определяем процентное количество нуклеотидов:
А = Т = 31%
Г + Ц = 100% — (А + Т) = 100% — 62% = 38%
Г = Ц = 38% : 2 = 19%
Ответ:Молекулярная масса молекулы ДНК = 552000 г/моль; Т = 31%, Г = 19%, Ц = 19%.
Участок цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов АГЦГТТАЦГТАГ. Определите последовательность антикодонов т-РНК.
Решение:
Антикодоны т-РНК соответствуют кодонам и-РНК. Узнаем последовательность нуклеотидов в и-РНК, используя закон комплементарности:
ДНК А Г Ц Г Т Т А Ц Г Т А Г
и-РНК У Ц Г Ц А А У Г Ц А У Ц
Определяем антикодоны т-РНК:
и-РНК У Ц Г Ц А А У Г Ц А У Ц
т-РНК А Г Ц Г У У А Ц Г У А Г
Ответ: последовательность антикодонов в т-РНК – АГЦГУУАЦГУАГ.
Определите количество водородных связей во фрагменте ДНК: ГТЦАТГГАТАГТЦЦТАТ.
Решение:
Как известно, в двуцепочной молекуле ДНК, между комплементарными А – Т – две водородные связи, а между Г – Ц – три.
В данной цепи ДНК: ГТЦАТГГАТАГТЦЦТАТ, насчитывается 10 пар А – Т (Т – А) и 7 пар Ц – Г (Г – Ц). Подсчитываем количество водородных связей в данной молекуле ДНК:
(10 х 2) + (7 х 3) = 41 водородная связь.
Ответ:41 водородная связь.
Молекула ДНК состоит из 3500 нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.
Решение:
По условию задачи в данной молекуле ДНК содержится 3500 нуклеотидов, а значит 1750 пар. Полный виток спирали содержит 10 пар нуклеотидов.
1750 : 10 = 175 полных витков.
Ответ:Данная молекула ДНК содержит 175 полных витков спирали.
Задачи для самостоятельного решения:
1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 5250 нуклеотидов. Определите длину данного фрагмента ДНК.
Фрагмент молекулы ДНК состоит из 468 пар нуклеотидов. Определите длину данного фрагмента ДНК.
Фрагмент молекулы ДНК состоит из 640 пар нуклеотидов, из них тимидиловых нуклеотидов 325. Определите длину данного фрагмента и количество адениловых, гуаниловых и цитидиловых нуклеотидов.
Молекула ДНК состоит из 860 пар нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.
Молекула ДНК состоит из 1660 нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.
Длина участка молекулы ДНК составляет 850 нм. Определите количество нуклеотидов в одной цепи ДНК.
Длина участка молекулы ДНК составляет 544 нм. Определите количество нуклеотидов в ДНК.
В молекуле ДНК 35 % гуаниловых нуклеотидов. Определите количество цитидиловых нуклеотидов.
В молекуле ДНК 28 % тимидиловых нуклеотидов. Определите количество гуаниловых нуклеотидов.
В молекуле ДНК 17 % гуаниловых нуклеотидов. Определите количество адениловых, цитидиловых, тимидиловых нуклеотидов.
Фрагмент молекулы ДНК состоит из 2000 нуклеотидов, из них адениловых нуклеотидов 24%. Определите количество гуаниловых, тимидиловых и цитидиловых нуклеотидов.
Определите молекулярную массу фрагмента ДНК если он состоит из 630 нуклеотидов.
Фрагмент молекулы ДНК содержит 220 адениловых нуклеотидов, что составляет 20% от общего количества нуклеотидов. Определить сколько в данном фрагменте гуаниловых, тимидиловых, цитидиловых нуклеотидов и его молекулярную массу.
Длина участка молекулы ДНК составляет 544 нм. Определите количество нуклеотидов в ДНК и его молекулярную массу.
Длина участка молекулы ДНК составляет 245,48нм, тимидиловых нуклеотидов в молекуле 12%. Определить молекулярную массу молекулы, процентное содержание других нуклеотидов
В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определить сколько других нуклеотидов в этой ДНК и какова длина этого фрагмента?
Дана молекула ДНК с относительной молекулярной массой 69000, из них 8625 приходится на долю адениловых нуклеотидов. Найдите количество всех нуклеотидов в этой ДНК. Определите длину этого фрагмента.
Длина участка молекулы ДНК составляет 68 нм, адениловых нуклеотидов в молекуле 15%. Определите молекулярную массу молекулы, процентное содержание других нуклеотидов и число водородных связей в участке ДНК
Молекулярная масс молекулы ДНК составляет 17250 г/моль. Определите количество нуклеотидов в молекуле и её длину.
Молекулярная масса молекулы ДНК 20700 г/моль в ней адениловый нуклеотид составляет 25%. Определите количество других нуклеотидов в молекуле и её длину.
Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность ТГААЦТГАГГТЦГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК транскрибируемой с данного фрагмента.
Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность АГАЦТТАГЦТЦАГТЦ. Восстановите вторую цепь ДНК и определите последовательность нуклеотидов и-РНК, транскрибируемой с данного фрагмента
Фрагмент и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов УГАГЦАУЦАГАЦУГУ. Определите последовательность нуклеотидов фрагмента молекулы ДНК с которой транскрибирован данный фрагмент и-РНК
Фрагмент и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов УАУЦГАГУЦАЦГЦ. Определите последовательность нуклеотидов и число водородных связей во фрагменте молекулы ДНК с которой транскрибирован данный фрагмент и-РНК
Фрагмент и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов УАУГАЦУАГЦАГ. Определите последовательность антикодонов т-РНК соответствующие кодонам и-РНК
Участок цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов АЦГАТЦТТАГЦТ. Определите последовательность антикодонов т-РНК
Последовательность антикодонов т-РНК АУГ ГЦГ УАУ ГУЦ. Определите последовательность нуклеотидов фрагмента ДНК, которая соответствует т-РНК
Участок молекулы и-РНК состоит из 420 нуклеотидов, Определите его длину.
Участок молекулы и-РНК состоит из 222 нуклеотидов, Определите его длину и молекулярную массу.
Длина участка молекулы и-РНК составляет 510нм. Определите количество нуклеотидов, содержащихся в этом участке молекулы.
Молекула и-РНК содержит 19% урациловых нуклеотидов, сколько адениловых нуклеотидов содержится в кодирующей цепи участка ДНК?
Если в цепи молекулы ДНК, с которой транскрибирована генетическая информация, содержалось 18% адениловых нуклеотидов, сколько урациловых нуклеотидов будет содержаться в соответствующем ему отрезке и-РНК?
Правая цепь ДНК имеет следующую структуру АТГГТЦАТЦ. Определите структуру и-РНК транскрипция, которой произошла с левой цепи ДНК.
В молекуле и-РНК содержится 14% адениловых, 26% гуаниловых и 40% урациловых нуклеотидов. Определите соотношение всех видов нуклеотидов в ДНК, с которой была транскрибирована данная и-РНК.
Молекулярная масса гена ДНК составляет 103500 г/моль. Определите число нуклеотидов в транскрибируемой с данного гена и-РНК.
Раздел 2. Биосинтез белка
Белки – это высокомолекулярные соединения, биополимеры, мономерами которых являютсяаминокислоты. В создание белков участвует 20 аминокислот. Они связываются между собой в длинные цепи, которые образуют основу белковой молекулы большой молекулярной массы.
Генетический код – это единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Основные свойства генетического кода:
Триплетность. Триплет (кодон) – последовательность трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту.
Избыточность (вырожденность) кода является следствием его триплетности и означает то, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (поскольку аминокислот 20, а триплетов – 64)
Одновременно с избыточностью коду присуще свойство однозначности, которое означает, что каждому кодону соответствует только одна определенная аминокислота.
Код коллинеарен, т.е. последовательность нуклеотидов в гене точно соответствует последовательности аминокислот в белке.
Генетический код неперекрываем и компактен, т. е. один нуклеотид принадлежит только одному.
Генетический код универсален, т. е. ядерные гены всех организмов одинаковым образом кодируют информацию о белках вне зависимости от уровня организации и систематического положения этих организмов.
Некоторые параметры белка:
В среднем один белок содержит 400 аминокислот
Одну аминокислоту кодирует три (триплет) нуклеотида.
Молекулярная масса одной аминокислоты – 100 г/моль
Для определения аминокислотного состава бека используют таблицу генетического кода:
2.1.Примеры решения задач
Фрагмент гена ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТЦГГТЦААЦТТАГЦТ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.
Решение:
Зная последовательность нуклеотидов в цепи ДНК, можем определить последовательность нуклеотидов в И-РНК, используя принцип комплементарности:
ДНК Т Ц Г Г Т Ц А А Ц Т Т А Г Ц Т
и-РНК А Г Ц Ц А Г У У Г А А У Ц Г А
Получается 5 триплетов: АГЦ ЦАГ УУГ ААУ ЦГА. Используя таблицу генетического кода, определяем последовательность аминокислот в данном фрагменте гена ДНК:
Сер – Глн – Фен – Аси – Арг.
Ответ: и-РНК: АГЦЦАГУУГААУЦГА; последовательность аминокислот: Иле – Глн – Фен – Аси – Арг.
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: аланин-цистеин-валин-серин-глицин-треонин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле и-РНК.
Решение:
В данной задаче решение будет не единственно правильным, т.к. одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов. Рассмотрим один из вариантов, используя таблицу генетического кода.
ГЦЦ УГУ ГУГ АГЦ ГГУ АЦА.
Ответ: ГЦЦУГУГУГАГЦГГУАЦА (возможны другие варианты)
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: глицин-тирозин-аргинин-аланин-цистеин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК.
Решение:
В данной задаче решение будет не единственно правильным, т.к. одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов. Рассмотрим один из вариантов, используя таблицу генетического кода.
ГГА ТАТ ЦГА ТЦГ ТГЦ
Ответ:ГГА ТАТ ЦГА ТЦГ ТГЦ (возможны другие варианты)
Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГЦАУГУАГЦААГЦГЦ. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка и её молекулярную массу.
Решение:
По таблице генетического кода определяем последовательность аминокислот: Ала – Цис – Сер – Лиз – Арг
Зная, молекулярную массу одной аминокислоты, определяем молекулярную массу данной молекулы белка:
5 х 100 г/моль = 500 г/моль.
Ответ: последовательность аминокислот: Ала – Цис – Сер – Лиз – Арг; молекулярная масса молекулы белка = 500 г/моль.
Участок кодирующей цепи ДНК имеет молекулярную массу 217350г/моль. Определите количество аминокислот закодированных в нем.
Решение:
Определяем количество нуклеотидов в данной цепи ДНК:
217350г/моль : 345 г/моль = 630 нуклеотидов. Одну аминокислоту кодирует 3 нуклеотида, следовательно: 630 : 3 = 210 аминокислот.
Ответ:210 аминокислот.
Сколько нуклеотидов содержит ген ДНК, если в нем закодировано 135 аминокислот. Какова молекулярная масса данного гена и его длина?
Решение:
Узнаем количество нуклеотидов кодирующих 135 аминокислот в
и-РНК: 135 х 3 = 405 нуклеотидов.
Вычисляем молекулярную массу гена: 405 х 345 г/моль = 139725 г/моль.
Длину гена вычисляем по количеству нуклеотидов в одной цепи ДНК:
405 х 0,34нм = 137,7 нм.
Ответ:405 нуклеотидов
молекулярная масса гена = 279450 г/моль;
длина гена = 137,7нм
Фрагмент кодирующей цепи ДНК содержит 3000 нуклеотидов, интроны в ней составляют 50%. Определите количество нуклеотидов в зрелой молекуле и-РНК.
Решение:
Интрон – участок ДНК, который является частью гена, но не содержит информации о последовательности аминокислот белка. Следовательно, если в цепи ДНК содержится 3000 нуклеотидов, а 50% от их числа составляют интроны, т.е. 1500 нуклеотидов. и-РНК состоит из вдвое меньшего количества нуклеотидов по сравнению с ДНК. Следовательно в зрелой молекуле и-РНК, будет содержаться 1500 : 2 = 750 нуклеотидов.
Ответ:750 нуклеотидов.
Задачи для самостоятельного решения:
Фрагмент гена ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТТТГТЦЦТААЦЦГГА. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: глутамин-фенилаланин-лейцин-тирозин-аргинин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК.
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: пролин-глутамин-валин-триптофан. Определите возможные последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: серин-глутамин-аспаригин-триптофан. Определите возможные последовательности нуклеотидов в молекуле и-РНК.
Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: УГЦААГЦУГУУУАУА. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка.
Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГАГЦЦАААУАЦУУУА. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка и её молекулярную массу.
Ген ДНК включает 300 пар нуклеотидов. Какова длина, молекулярная масса гена и сколько аминокислот закодировано в нём?
Ген ДНК включает 720 пар нуклеотидов. Какова длина, молекулярная масса гена и сколько аминокислот закодировано в нём?
Фрагмент ДНК имеет молекулярную массу 414000 г/моль. Определите длину фрагмента ДНК и число аминокислот закодированных в нём.
Участок кодирующей цепи ДНК имеет молекулярную массу 182160г/моль. Определите количество аминокислот закодированных в нем.
Правая цепь ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦТАТАГТААЦАА. Определите структуру фрагмента белка, синтезированного по левой цепи ДНК.
Левая цепь ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТГГААГЦТЦТАТ. Определите структуру фрагмента белка, синтезированного по правой цепи ДНК.
Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующую структуру: ГГТАЦГАТГТЦААГА. Определите первичную структуру белка, закодированного в этой цепи, количество (%) различных видов нуклеотидов в двух цепях фрагмента и его длину.
Сколько нуклеотидов содержит ген ДНК, если в нем закодировано 111 аминокислот. Какова молекулярная масса данного гена и его длина?
Какова молекулярная масса гена и его длина, если в нем закодирован белок с молекулярной массой 42000 г/моль?
В синтезе белковой молекулы приняли участие 145 молекул т-РНК. Определите число нуклеотидов в и-РНК, гене ДНК и количество аминокислот в синтезированной молекуле белка.
Фрагмент цепи и-РНК имеет следующую последовательность: ГГГУГГУАУЦЦЦААЦУГУ. Определите, последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны т-РНК, и последовательность аминокислот соответствующая фрагменту гена ДНК.
Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность: ГГТАЦГАТГТЦААГА. Определите, последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны т-РНК, и последовательность аминокислот соответствующая фрагменту гена ДНК.
В синтезе белка приняли участие молекулы т-РНК с антикодонами: ЦАГ, УАА, ЦЦА, ГГГ, ЦУА. Определите нуклеотидную последовательность во фрагменте гена ДНК и последовательность аминокислот в участке синтезируемого белка.
В синтезе белка приняли участие молекулы т-РНК с антикодонами: ГУЦ, ЦГУ, УУЦ, ГАУ, АУГ. Определите нуклеотидную последовательность в фрагменте гена ДНК, последовательность аминокислот в участке синтезируемого белка и число нуклеотидов, содержащих тимин, аденин, гуанин и цитозин во фрагменте ДНК.
Фрагмент кодирующей цепи ДНК содержит 6000 нуклеотидов, интроны в ней составляют 40%. Определите количество нуклеотидов в зрелой молекуле и-РНК.
Кодирующая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТАГЦГТТТЦТЦГГТА. Как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение шестого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.
Кодирующая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГАТАГГТАЦГТТЦГ. Как изменится структура молекулы белка, если произойдёт выпадение десятого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.
Во время репликации молекулы ДНК на кодирующей цепи: ТТЦАГАЦТЦТААГАТ произошло удвоение четвертого триплета. Объясните, как изменится структура молекулы белка.
Под воздействием мутагенных факторов во фрагменте гена: ГАЦЦАГАТТЦАГЦТА произошла замена седьмого нуклеотида на адениловый. Объясните, как изменится структура молекулы белка.
Ответы к задачам для самостоятельного решения.
Нуклеиновые кислоты.
892,5нм
159, 12 нм
А = 325
Г = 315
Ц = 315
217,6нм.
86 полных витков спирали.
83 полных витка спирали.
2 500 нуклеотидов.
3 200 нуклеотидов.
Ц = 35%.
Т = 22%.
Ц = 17%
А = 33%
Т = 33%
Т = 480 нуклеотидов
Г = 520 нуклеотидов
Ц = 520 нуклеотидов.
217 350г/моль.
379 500г/моль
Т = 220 нуклеотидов
Ц = 330 нуклеотидов
Г = 330 нуклеотидов.
3 200 нуклеотидов
1 104 000г/моль
498 180г/моль
А = 12%
Г = 38%
Ц = 38%
Ц = 22% = 880 нуклеотидов
А = 38% = 1200 нуклеотидов
Т = 38% = 1200 нуклеотидов.
680нм
Т = 25 нуклеотидов
Г = 75 нуклеотидов
Ц = 75 нуклеотидов
34нм
Т = 60 нуклеотидов
Г = 140 нуклеотидов
Ц = 140 нуклеотидов
540 водородных связей.
50 нуклеотидов
8,5нм
Т = 15 нуклеотидов
Г = 15 нуклеотидов
Ц = 15 нуклеотидов
10, 2 нм
АЦУУГАЦУЦЦАГЦУГ и-РНК
ТЦТГААТЦГАГТЦАГ ДНК
УЦУГААУЦГАГУЦАГ и-РНК
АЦТЦГТАГТЦТГАЦА. ДНК
АТАГЦТЦАГТГЦГ. ДНК
33 водородные связи
АУАЦУГАУЦГУЦ. т-РНК
АЦГАУЦУУГЦГУ т-РНК
АТГГЦГТАТГТЦ ДНК
142, 8 нм
75,48нм
76 590г/моль
1 500 нуклеотидов.
А = 19%
У = 18%
УАЦЦАГУАГ.
А = 27%
Т = 27%
Г = 23%
Ц = 23%
150 нуклеотидов.
Биосинтез белка.
АААЦАГГАУУГГЦЦУ
лиз-глу-асн-три-про.
ГТТАААГАЦАТГГЦТ (возможны другие варианты)
|
про |
глн |
вал |
три |
|
ГГА ГГГ ГГТ ГГЦ |
ГГТ ГТЦ |
ЦАА ЦАГ ЦАТ ЦАЦ |
АЦЦ |
|
сер |
глн |
асн |
три |
|
УЦУ УЦЦ УЦА УЦГ |
ЦАА ЦАГ |
ААУ ААЦ |
УГГ |
Цис – Лиз – Лей – Фен – Иле.
Глу – Про – Асн – Тре – Лей
102нм
207000г/моль
100 аминокислот
244нм
496800г/моль
240 аминокислот
204нм
200 аминокислот
176 аминокислот
Лей – Цис – Тир – Глн.
Три – Лиз – Лей – Тир
Про – Цис – Тир – Сер – Сер
Г = 23%; Ц = 23%; А = 22%; Т = 22%
5,1нм
279450г/моль
137,2нм
869400г/моль
428,4нм
и-РНК – 435 нуклеотидов
ДНК – 870 нуклеотидов
т-РНК – 145 нуклеотидов
|
ДНК |
ЦЦЦ |
АЦЦ |
АТА |
ГГГ |
ТТТ |
АЦА |
|
т-РНК |
ЦЦЦ |
АЦЦ |
АУА |
ГГГ |
УУУ |
АЦА |
|
белок |
гли |
три |
тир |
про |
лиз |
цис |
18.
|
и-РНК |
ЦЦА |
УГЦ |
УАЦ |
АГУ |
УЦУ |
|
т-РНК |
ГГУ |
АЦГ |
АУГ |
УЦА |
АГА |
|
белок |
про |
цис |
тир |
сер |
сер |
19.
|
ДНК |
ЦАГ |
ТАА |
ЦЦА |
ГГГ |
ЦТА |
|
белок |
вал |
иле |
гли |
про |
асп |
20.
|
ДНК |
ГТЦ |
ЦГТ |
ТТЦ |
ГАТ |
АТГ |
|
белок |
глн |
ала |
лиз |
лей |
тир |
3600 нуклеотидов
нормальный белок – Иле – Ала – Лиз – Сер – Глн
изменённый белок – Иле – Ала – Лиз – Сер – Про
нормальный белок – Сер – Иле – Гис – Ала – Сер
изменённый белок – Сер – Иле – Гис – Глн и уменьшится на одну
аминокислоту
увеличится на одну аминокислоту – Лей.
третья аминокислота тирозин заменится на валин.
Литература:
Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы. М.: Оникс, Мир и Образование, 2006. — 256 с.
Глазко Валерий Иванович. Толковый словарь терминов по общей и молекулярной биологии, общей и прикладной генетике, селекции, ДНК-технологии и биоинформатике: в 2 т. Т. 2 : П — Я / В. И. Глазко, Г. В. Глазко. — М. : Академкнига: Медкнига, 2008. — 530 с.
Коничев Александр Сергеевич. Молекулярная биология: учебник / А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. — М.: Академия, 2003. — 400 с.
Молекулярная биология: программа курса / сост. Е. А. Лупанов, Е. П.Прибылова, Е. С. Иванов. — Рязань : РГУ, 2006. — 60 с.
Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/76801-praktikum-reshenie-zadach-po-molekuljarnoj-bi
«Свидетельство участника экспертной комиссии»
Оставляйте комментарии к работам коллег и получите документ
БЕСПЛАТНО!
Расчет процентного содержания каждого нуклеотида на участке, длины и массы нуклеотидов в цепи ДНК
Задача 154.
Определить процентное содержание каждого нуклеотида на участке ДНК со следующей последовательностью нуклеотидов в одной цепочке: ААТГТЦГГГЦАТТГ.
Решение:
Рассчитаем общее количество нуклеотидов и число каждого в отделености в данной цепочке ДНК, получим: общее число нуклеотидов = 14, аденина = 3, тимина = 4, гуанина — 5, цитозина = 2. Теперь расчитаем процентное содержание каждого нуклнотида:
А = 21,43% [(3 . 100%)/14 = 21,43%];
Т = 28,57% [(4 . 100%)/14 = 28,57%];
Г = 35,71% [(5 . 100%)/14 = 35,71%];
Ц = 14,29% [(2 / 100%)/14 = 14,29%].
По принципу комплементарности А всегда стоит в паре с Т (А = Т), а Г всегда образует пару с Ц (Г = Ц), значит можно достроить вторую цепь ДНК, она будет такая ТТЦАЦТГ. Если в первой цепи 28,57% тимина, то во второй цепи будет 28,57% аденина (Т = А), если в первой цепи 14,29% цитозина, то во второй цепи будет 14,29% гуанина (Ц = Г), соответственно во второй цепи будет 35,71% цитозина напротив Г (Г = Ц) и 21,43% Т напротив А (А = Т).
Теперь можно посчитать нуклеотиды в двух цепях: А = 21,43% в первой цепи + 28,57% во второй цепи = 50%, Т = А тоже 50%, Г = 35,71% в одной цепи + 14,29% во второй цепи = 50%, значит Ц тоже будет 50%.
ОТВЕТ: А = Т = 50%, Г = Ц = 50%.
Задача 155.
Сколько нуклеотидов содержит ген, кодирующий полипептид из 450 мономеров. Найти вес и длину этого гена. Длина нуклеотида 3,4 А⁰ , вес — 300.
Решение:
Так как одна аминокислота кодируется кодоном, состоящим из трех нуклеотидов (триплетов) цепи иРНК, то участок этой цепи иРНК будет состоять из 1350 нуклеотидов.
Значит, каждая цепь днка тоже будет содержать по 1350 нуклеотидов. Известно, что длина одного нуклеотида равна 0,34 нм. Значит, длина ДНК будет 1350 х 0,34 нм = 459 нм.
Так как молекула ДНК имеет две цепи нуклеотидов, то фрагмент этой цепи ДНК, кодирующий полипептид из 450 мономеров будет в два раза больше содержать нуклеотидов, чем иРНК, построенная на этом участке ДНК по принципу комплемментарности — 2700 (1350 . 2 = 2700). Если масса одного нуклеотида равна 300 а.е.м. (атомных единиц массы), то молекулярная масса 2700 нуклеотидов равна:
810000 а.е.м. (300 . 2700 = 810000).
Ответ: длина ДНК равна 458 нм; масса ДНК равна 810000 а.е.м..
Задача 156.
1. По предложенной последовательности нуклеотидов в информационной РНК восстановите последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, с которой данная и-РНК была транскрибирована. Укажите количество водородных связей в фрагменте молекулы ДНК. Фрагмент иРНК: 5′ ГЦУ-АЦЦ-УЦГ-ГГГ-АУА 3′
Решение:
Используя принцип комплементарности, по иРНК можно восстановить последовательность нуклеотидов одной цепи ДНК: 3′ ЦГА-ТГГ-АТЦ-ЦЦЦ-ТАТ 5′ (надо быть
внимательными и помнить, что в ДНК отсутствует урацил, вместо него становится тимин). Теперь, опять же пользуясь принципом комплементарности, на полученной цепи ДНК строим вторую цепь ДНК: 5′ ГЦТ-АЦЦ-ТЦГ-ГГГ-АТА 3′.
Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:
иРНК: 5′ ГЦУ-АЦЦ-УЦГ-ГГГ-АУА 3′
1-я цепь ДНК: 3′ ЦГА-ТГГ-АТЦ-ЦЦЦ-ТАТ 5′
2-я цепь ДНК: 5′ ГЦТ-АЦЦ-ТЦГ-ГГГ-АТА 3′
Остается посчитать попарно количество гуанинов и цитозинов, а также аденинов и тиминов в первой цепи ДНК:
Г + Ц = 3 + 5 = 8; А + Т = 3 + 4 = 7.
Теперь считаем количество водородных связей между двумя цепями ДНК. Если учесть, что между А и Т образуется 2 водородные связи, а между Г и Ц — три
водородные связи, то всего водородных связей, которые поддерживают двухцепочечную структуру ДНК, будет (8 х 3) + (7 x 2) = 38.
Ответ: 38 водородных связей.
Расчет длины и молекулярной массы ДНК
Задача 157.
Фрагмент молекулы ДНК состоит из 640 нуклеотидов. Рассчитайте длину и массу этого фрагмента. Сколько витков спирали образует эта молекула и сколько потребуется нуклеотидов данного фрагмента ДНК для репликации.
Решение:
Поскольку молекула ДНК двухцепочечная, то чтобы узнать, сколько нуклеотидов в одной цепи, надо 640 : 2 = 320 пар нуклеотидов. Зная длину нуклеотида в
цепи, можно вычислить длину ДНК: lн = 320 . 0,34 нм = 108,8 нм.
Если масса одного нуклеотида равна 300 а.е.м. (атомных единиц массы), то молекулярная масса 640 нуклеотидов равна: Mrн = 192000 а.е.м. (300 . 640 = 192000).
На один виток спирали ДНК приходится 10 пар нуклеотидов. Поэтому количество витков спирали — 640/(2 .10) = 32.
При репликации матрицами становятся обе цепи, поэтому потребуются все 640 нуклеотидов.
Задача 158.
Участок правой цепи молекулы ДНК имеет такой нуклеотидный состав: …-Г-Г-Г-Ц-А-Т-А-А-Ц-Г-Ц-Т-… Определить содержание (в %) каждого нуклеотида во фрагменте ДНК.
Решение:
Рассчитаем общее количество нуклеотидов и число каждого в отделености в данной цепочке ДНК, получим: общее число нуклеотидов = 12, аденина = 3, тимина = 2, гуанина — 4, цитозина = 3. Теперь расчитаем процентное содержание каждого нуклнотида:
А = 25% [(3 . 100%)/12 = 25%]; Т = 16,7% [(2 . 100%)/12 = 16,7%];
Г = 33,3% [(4 . 100%)/12 = 33,3%]; Ц = 25% [(3 . 100%)/12 = 25%].
По принципу комплементарности А всегда стоит в паре с Т (А = Т), а Г всегда образует пару с Ц (Г = Ц), значит можно достроить вторую цепь ДНК, она будет такая …-Ц-Ц-Ц-Г-Т-А-Т-Т-Г-Ц-Г-А-…. Если в первой цепи 25% аденина, то во второй цепи будет 25% тимина, если в первой цепи 16,7%% тимина, то во второй цепи будет 16,7% аденина (Т = А), если в первой цепи 25% цитозина, то во второй цепи будет 25% гуанина (Ц = Г), соответственно во второй цепи будет 33,3% цитозина напротив Г (Г = Ц).
Теперь можно посчитать нуклеотиды в двух цепях: А = 25% в первой цепи + 16,7% во второй цепи = 41,7%, Т = А тоже 41,7%, Г = 33,3% в одной цепи + 25% во второй цепи = 48,3%, значит Ц тоже будет 58,3%.
ОТВЕТ: А = Т = 41,7%, Г = Ц = 58,3%.
Задача 159.
1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, расположенных в следующей последовательности:
А–Т–Г–Т–Т–Т–Г–Ц–Г–А–А–Т-Ц-Г
1) Достройте комплементарную цепочку ДНК.
2) Найдите длину данного фрагмента ДНК.
3) Найдите массу данного фрагмента ДНК
2. В молекуле ДНК на долю гуаниловых (Г) нуклеотидов приходится 12%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.
Решение:
1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, расположенных в следующей последовательности
1) По принципу комплементарности А всегда стоит в паре с Т (А = Т), а Г всегда образует пару с Ц (Г = Ц), значит можно достроить вторую цепь ДНК, получим:
1-я цепь ДНК: А–Т–Г–Т–Т–Т–Г–Ц–Г–А–А–Т-Ц-Г
1-я цепь ДНК: Т-А-Ц-А-А-А-Ц-Г-Ц-Т-Т-А-Г-Ц
2) Линейная длина одного нуклеотида в нуклеиновой кислоте: lн = 0,34 нм = 3,4 ангстрем.
Зная число нуклеотида в цепи, можно вычислить длину ДНК : 14 . 0,34 нм = 4,76 нм.
3) Средняя молекулярная масса одного нуклеотида Mrн = 345 а.е.м. (Da).
Зная общее число нуклеотида в фрагменте ДНК, можно вычислить молекулярную ДНК, получим:
Mr(ДНК) = 28 . 345 = 9660 а.е.м. (Da).
2. В молекуле ДНК на долю гуаниловых (Г) нуклеотидов приходится 12%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.
Согласно принципу комплементарности гуанин всегда стоит в паре с цитозином, значит их количество одинаково, т.е. Г = Ц = 12%, а вместе они составляют 24%.
Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% — 24% = 76%. Поскольку аденин всегда находится в паре с тимином, то А = Т = 76%, а на каждого из них приходится 76 : 2 = 38%.
Ответ: А = Т = 38%, Г = Ц = 12%.
Задача 160.
Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая, нижняя — транскрибируемая):
5’ -Г-Ц-А-А-Г-Т-Ц-Ц-Г-А-Г-Ц-А-А-Г- 3’
3’ -Ц-Г-Т-Т-Ц-А-Г-Г-Ц-Т-Ц-Г-Т-Т-Ц- 5’
1. Постройте иРНК, объясните, как вы это сделали. Обозначьте 3’ и 5’ концы. Как называется этот процесс и где он происходит?
2. Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи и обоснуйте свой ответ. Как называется этот процесс и где он происходит?
Решение:
1. Смысловая (кодирующая) цепь ДНК, несет последовательность нуклеотидов, кодирующих наследственную информацию. Матричная (транскрибируемая) цепь, служит матрицей для синтеза иРНК, тРНК, рРНК, регуляторной РНК.
Транскрипция — процесс синтеза молекулы иРНК, происходящий в ядре. Фермент РНК-полимераза подходит к молекуле ДНК и разрывает водородные связи между двумя комплементарными цепочками, после чего молекула ДНК раскручивается. Одна из цепей ДНК является кодирующей (транскрибируемой). Она начинается с 3’ конца; фермент РНК — полимераза движется от 3’ к 5’ концу и в этом же направлении происходит транскрипция (считывание информации), а иРНК синтезируется в направлении 5’ → 3’.
Матричная (транскрибируемая) цепь в нашем случае —
3’ -Ц-Г-Т-Т-Ц-А-Г-Г-Ц-Т-Ц-Г-Т-Т-Ц- 5’.
На основе кода матричной цепи ДНК строим иРНК, пользуясь принципом комплементарности (А — У, Г — Ц), получим (надо быть внимательными и помнить, что в иРНК отсутствует тимин, вместо него становится урацил):
ДНК: 3’ -Ц-Г-Т-Т-Ц-А-Г-Г-Ц-Т-Ц-Г-Т-Т-Ц- 5’
иРНК: 5’ -Г-Ц-А-А-Г-У-Ц-Ц-Г-А-Г-Ц-А-А-Г- 3’
2. Перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот полипептида — трансляция.
Полученную иРНК 5’ -Г-Ц-А-А-Г-У-Ц-Ц-Г-А-Г-Ц-А-А-Г- 3’ разбиваем на триплеты (кодоны):
5’ -ГЦА-АГУ-ЦЦГ-АГЦ-ААГ- 3’
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:
аланин — серин — пролин — серин -лизин.