Как найти длину фрагмента цепи днк

Задачи на определение длины отдельного участка ДНК или количества нуклеотидов в нем. По количество нуклеотидов ДНК и длине молекулы ДНК.

Знания, необходимые для решения задач

Алгоритм решения задач

Если дано количество нуклеотидов ДНК

Если дана контурная длина молекулы ДНК бактериофага

Как правильно записать генетическую информацию, работа с таблицей генетического кода

Составление цепочки аминокислот первичной стуктуры закодированного белка

Задача 145.
В какой последовательности будут располагаться нуклеотиды во транскрибируемой цепи ДНК и в иРНК, если смысловая цепочка ДНК имеет следующий состав:
3′ ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′
Используя таблицу генетического кода, составьте цепочку аминокислот первичной стуктуры закодированного белка. Запишите кодоны тРНК, кодирующие эти аминокислоты.
Решение:
1. По принципу комплементарности (Г = Ц, А = Т) смысловой ДНК следующего вида 3’ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′ выставим нуклеотдную последовательность во транскрибируемой цепи ДНК, получим:

Смысловая цепь ДНК: 3′ ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′
Транскрибируемая цепь ДНК: 5′ АТГ-ЦЦА-ТАТ-ЦГЦ-ГАА-ТТЦ-ГГА-ГТА-ТАГ 3′

2. На основе кода транскрибируемой (матричной) цепи ДНК строим иРНК также пользуясь принципом комплементарности (А-У, Г-Ц), разбивая ее на триплеты (кодоны): 

мДНК: 5′ АТГ-ЦЦА-ТАТ-ЦГЦ-ГАА-ТТЦ-ГГА-ГТА-ТАГ 3′
иРНК: 3′ УАЦ-ГГУ-АУА-ГЦГ-ЦУУ-ААГ-ЦЦУ-ЦАУ-АУЦ 5′

Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами, получим: 

тирозин-глицин-изолейцин-аланин-лейцин-лизин-пролин-гистидин-изолейцин.

3. К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями (кодон=антикодон) тоже по принципу комплементарности. Запишем кодоны тРНК, получим:

иРНК: 3′ УАЦ-ГГУ-АУА-ГЦГ-ЦУУ-ААГ-ЦЦУ-ЦАУ-АУЦ 5′
тРНК: 5′ АУГ-ЦЦА-УАУ-ЦГЦ-ГАА-УУЦ-ГГА-ГУА-УАГ 3′

 

---

---

Определение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК или РНК

Задача 147.
Одноцепочный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА. Какой будет структура этой ДНК после репликации?
Решение:
Репликация — удвоение (копирование) молекулы ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) — в Ц (цитозин).
Тогда можно записать:

1-я цепь ДНК: ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА
2-я цепь ДНК: ГЦАЦТАЦТАЦТТЦЦААЦАТ
 

---

Задача 148.
1. Каков нуклеотидный состав ДНК, если в и-РНК содержится гуанина — 9%, аденина — 23%, урацила — 27%?
Решение:
Так как иРНК одноцепочечная, то, если в ней содержится гуанина — 9%, аденина — 23%, урацила — 27%, значит цитозина будет содержаться 41% (100% — 9% — 23% -27% = 41).
Зная, что молекула иРНК комплементарна одной цепи ДНК, можно посчитать содержащиеся в этой цепи нуклеотиды: 23% аденина в иРНК соответствует 23% тимина в ДНК, 9% гуанина в иРНК соответствует 9% цитозина в ДНК, 41% цитозина в иРНК соответствует 41% гуанина в ДНК, 27% урацила в иРНК соответствует 27% аденина в ДНК.
Теперь по принципу комплементарности можно посчитать нуклеотиды во второй цепи ДНК. Если в первой цепи 23% тимина, то во второй цепи будет 22% аденина (Т = А), 
если в первой цепи 9% цитозина, то во второй цепи будет 9% гуанина (Ц = Г), соответственно во второй цепи будет 41% цитозина напротив Г (Г = Ц) и 27% Т напротив А (А = Т).
Теперь можно посчитать нуклеотиды в двух цепях: А = 27% в первой цепи + 23% во второй цепи = 50%, Т = А тоже 50%, Г = 41% в одной цепи + 9% во второй цепи = 50%, значит Ц тоже будет 50%. 

Ответ: А = 50%, Т = 50%,  Г= 50%, Ц = 50%.

 

---

Определение длины и массы участка ДНК или РНК

Задача 149.
Определите длину отрезка молекулы ДНК, состоящей из 100 пар нуклеотидов. В ответе запишите только соответствующее число.
Решение:
Известно, что длина одного нуклеотида равна 0,34 нм. Значит, длина ДНК будет 100 х 0,34 нм = 34 нм.
 

---

Задача 150. 
Фрагмент кодирующей цепи гена мыши содержит 1850 нуклеотидов. Кодирующая часть данного фрагмента 15 гена содержит 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов. Определите: 1) длину данного фрагмента ДНК 2) процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой и-РНК.
Решение:
1. Так как общее число нуклеотидов фрагмента кодирующей цепи гена мыши равно 1850, то зная длину нуклеотида в цепи, можно вычислить длину ДНК: 
1850 х 0,34 нм = 629 нм.
2. Кодирующая часть данного фрагмента 15 гена содержит 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов, а число цитозиновых нуклеотидов рассчитаем:
1860 — 300 — 200 — 100 = 1250. Зная, что молекула иРНК комплементарна одной цепи ДНК, можно посчитать содержащиеся в этой цепи число нуклеотидов каждого вида: 

300 аденила в ДНК соответствует 300 урацила в иРНК, 200 тимнана в ДНК соответствует 200 аденина в иРНК, 100 гуанина в ДНК соответствует 100 цитозинам в иРНК, 1250 цитозина в ДНК соответствует 1250 гуанина в иРНК. 
Теперь можно посчитать нуклеотиды в цепи иРНК:

У = 16,2 [(300 ^. 100%)/1850 = 16,2%]; 
А = 10,8 [(200 ^. 100%)/1850 = 10,8%]; 
Ц = 5,4 [(100 ^. 100%)/1850 = 5,4%]; 
Г = 67,6 [(1250 ^. 100%)/1850 = 67,6%].

 

---

Задача 151.
Достроить вторую нить ДНК по принципу комплиментарности. Определить в процентном соотношении количество А-? Т-? Ц-? Г-?
Фрагмент нити ДНК: АЦГЦАЦЦГЦЦАГЦГЦ
Решение:
1-я цепь молекулы ДНК комплементарна второй (А — Т, Г — Ц). Используя правило комплементарности, в соответствии с кодом правой цепи ДНК записываем нуклеотиды 2-й цепи, получим:

1-я цепь ДНК: АЦГЦАЦЦГЦЦАГЦГЦ
2-я цепь ДНК: ТГЦГТГГЦГГТЦГЦГ

Пдсчитаем общее количество нуклетидов, а также количество аденинов в молекуле ДНК, получим:
общее число нуклеотидов — 30;
аденинов (А) — 3, что составляет 10% от общего числа нуклеотидов в молекуле ДНК [(3 ^. 100%)]/30 = 10%.

Согласно принципу комплементарности аденин всегда стоит в паре с тимином, значит их количество одинаково, т.е. А = Т = 10%, а вместе они составляют 20%. 
Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% — 20% = 80%. Поскольку гуанин всегда находится в паре с цитозином, то Г = Ц = 80%, а на каждого из них приходится 80 : 2 = 40%.
 

---

Задача 152.
Участок молекулы белка включает следующие аминокислоты: -лей-вал-сер-алан-. Какова масса участка одной цепи гена, кодирующей данный белок, если масса одного нуклеотида равна 350?
Решение:
Каждая аминокислота кодируется кодоном иРНК, состоящим из трех нуклеотидов (триплет), поэтому участок молекулы белка из четырех аминокислот кодируется 12 нуклеотидами: 4 ^. 3 = 12. Если масса одного нуклеотида равна 350 а.е.м. (атомных единиц массы), то молекулярная масса 12 нуклеотидов равна: 4200 а.е.м. (350 ^. 12 = 4200).
 

---

Задача 153.
Какие т-РНК (c какими антикодонами) участвуют в синтезе белка по матрице, следующей иРНК: ААААЦАГУУАЦА?
Решение:
Разобьем иРНК на триплеты: ААА-АЦА-ГУУ-АЦА. К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными 
связями (кодон=антикодон) тоже по принципу комплементарности. Каждый триплет тРНК приносит определенную аминокислоту, согласно генетическому коду. Цепь аминокислот и есть синтезируемый белок. Антикодоны тРНК пишутся через запятую. Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:

иРНК: ААА-АЦА-ГУУ-АЦА
тРНК: УУУ,УГУ,ЦАА,УГУ

---

1)      Исходя из принципа комплементарности
(А + Т) + (Г+ Ц) = 100%

Тогда количество цитидиловых нуклеотидов равно: Г= Ц= 880, или 22%.

2)     На долю (Т + А) приходится:
100% — (22 + 22) = 56%,

что составляет

х = (56 х 880): 22 = 2240 нуклеотидов.

Отсюда следует

А = Т = 2240: 2 = 11 20 нуклеотидов.

3)  Всего в этой молекуле ДНК содержится (880 х 2) + (1120 х 2) = 4000 нуклеотидов.

Для определения  длины ДНК узнаем,  сколько нуклеотидов содержится в одной цепи:

4000: 2 = 2000

Длина ДНК составляет

0,34 нм х 2000 = 680 нм.

Ответ: В молекуле ДНК Г = С = 880 и А = Т = 1120 ну­клеотидов; длина этой молекулы 680 нм.

 Методические рекомендации по решение задач по молекулярной             биологии.    

Молекулярная  биология
– наука, ставящая своей задачей познание природы явлений жизнедеятельности
путем изучения биологических объектов  и систем на уровне, приближающемся к
молекулярному уровню, а в ряде случаем и достигающем этого предела. Конечной
целью при этом является выяснение того,   каким образом и в какой мере
характерные проявления жизни, такие, как наследственность — воспроизведение
себе  подобного, биосинтез белков,  возбудимость, рост и развитие, хранение и
передача информации, превращения энергии, подвижность и т. д., обусловлены структурой,
свойствами  и взаимодействием  молекул биологически важных веществ, в первую
очередь двух главных классов высокомолекулярных биополимеров – белков и
нуклеиновых кислот.                                           Неотъемлемой
частью изучения молекулярной биологии является     приобретение навыков решения
задач, методом применения на практике теоретических знаний биологических
закономерностей.                                                                         При
решении задач по молекулярной биологии используются   следующие  понятия и
термины: 

1. 
Антикодон (гр. анти – против + кодон) – участок  молекулы транспортной  РНК,
состоящий из трех нуклеотидов, специфически (комплементарно)  связывающийся с кодоном 
информационной  РНК, что обеспечивает правильную расстановку каждой
аминокислоты                      (в полипептидной цепи) при биосинтезе
белка.                                                                                                             

2. Аминокислота 
— класс органических   соединений, содержащих карбоксильные (-COOH)
 и аминогруппы   (-NH2)
 и обладающих свойствами кислот и оснований.                                                                                                     

3.  Ген –
(гр. генос – род, происхождение) – элементарная единица  наследственности;  участок
молекулы ДНК (у высших организмов)  и   РНК  (у вирусов и фагов), содержащая
информацию о первичной структуре одного белка.                                                                                                                       

4. Генетический
код  — система (записи) наследственной (генетической)  информации в
молекулах нуклеиновых кислот чередованием последовательности нуклеотидов.  Генетический
код  определяет последовательность включения аминокислот в синтезирующуюся
полипептидную цепь в соответствии с последовательностью нуклеотидов ДНК гена.                                        
                                                                                          Общие свойства генетического кода:

> Триплетность — каждая
аминокислота кодируется тремя нуклеотидами;

> Вырожденность (избыточность)
— многие аминокислотные остатки кодируются несколькими кодонами;

> Однозначность —
каждый отдельный кодон кодирует только один аминокислотный остаток;

> Универсальность —
генетический код одинаков для всех исследованных организмов;

> Компактность —
между кодонами в и —  РНК нет «занятых» нуклеотидов, которые
не входят в последовательность кодонов данного гена.

> Неперекрываемость —
кодоны одного гена не перекрываются, (исключение: вирус и
бактериофаги).                                                                               

5.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — представляет собой
двойной неразветвленный полимер, свернутый в спираль, носитель генетической
информации, ее отдельные участки соответствуют определенным генам. ДНК —  биополимер,
мономерами являются дезоксирибонуклеотиды.                       Состав
нуклеотида:                                                                                                 
а) азотистое основание (пуриновое – аденин , гуанин; пиримидиновое
—  цитозин и  тимин);                                                                                                     
б) углевод – дизоксирибоза;                                                                                              в)
остаток фосфорной кислоты.                                                                          Функция
ДНК — хранение и передача наследственных свойств  клеток.                

6. Интроны —
участки гена (ДНК) эукариот, которые не несут генетической информации,
относящейся к синтезу белка, кодируемого данным геном. 

7. РНК (рибонуклеиновая
кислота)  —  представляет собой одинарную 
полинуклеотидную цепочку, биополимер – мономерами являются
рибонуклеотиды.                                                                                                         
Состав рибонуклеотида:                                                                                                  а)
азотистое основание (пуриновое – аденин , гуанин и  пиримидиновое
—  цитозин,  урацил);                                                                                                     
б) углевод – рибоза;                                                                                                                  в)
остаток фосфорной кислоты.                                                               
                                              
                                                                                                                        7.
Информационная РНК  или матричная РНК (и — РНК или м- РНК передает
код наследственной информации о первичной структуре белковой молекулы.

8. Рибосомальная
РНК  (р — РНК) – входит в состав особых органелл клетки – рибосом,
вместе с белками   р — РНК выполняет структурную функцию, обеспечения
определенное  пространственное расположение и- РНК и т- РНК во время синтеза
белковой молекулы.

9. Транспортная
РНК (т — РНК) переносит аминокислоты к рибосом.                                                                                                          

10. Кодон (триплет)
(фр. код – сборник условных сокращенных обозначений и названий) —
дискретная единица генетического кода, состоящего из 3-х последовательных нуклеотидов,
 в молекуле ДНК или  и — РНК.  Последовательность кодонов в гене
определяет последовательность аминокислот в полимерной цепи белка, 
кодируемого  этим геном.                                                                           

11. Комплементарность
(от лат. комплементум — дополнение) –
пространственная  взаимозаменяемость молекул или их частей, приводящая к
образованию водородных связей. Комплементарность  проявляется в
строение  нуклеиновых кислот, где в полинуклеотидной цепи в
результате комплементарного взаимодействия пар пуриновых и пиримидиновых
оснований  (А-Т,                 Г-Ц) образуют двуспиральную в молекулу.

12. Правило
Э. Чаргаффа — в
любых молекулах ДНК молярная сумма пуриновых оснований (аденин+гуанин) равна
сумме пиримидиновых оснований (цитозин + тимин), то есть — 
=1, молярное
содержание аденина равно  тимину, а гуанина- цитозину. Из правила Э.
Чаргаффа следует, что нуклеотидный состав ДНК различных видов может
варьировать только по суммам комплементарних оснований —  =1Правило  Э. Чаргаффа было
использовано для построения модели структуры   ДНК.                         

13. Рибосомы (от
рибонуклеиновая кислота и греч. сома – тельце) – немембранные органеллы клетки осуществляют
биосинтез белка,  имеют две разные по размерам субъединиц: большой и малой.
Каждая из субъединиц  состоит из взаимодействующих между собой  рибосомальной —
РНК (р -РНК) и белков.                                                                                                                       
                                                             

 14. Репарация (от лат. reparatio — восстановление) –
особая функция клеток, заключающаяся в  способности исправлять химические
повреждения и разрывы в молекулах ДНК, поврежденной при нормальном биосинтезе
ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических агентов.

15.
Репликация – это свойство ДНК к самоудвоению,
оно основывается на принципе комплементарности (редупликации): (А=Т; Т=А;
Г=Ц; Ц=Г) последовательность нуклеотидов во вновь созданной цепи определяется
их расположением в цепи материнской молекулы ДНК, которая служит матрице             

16.
Транскрипция (лат. транскрипцио — переписывание) —
биосинтез и — РНК на матрице (соответствующих участках) ДНК, осуществляется в
клетках организма, —  первый этап реализации генетической информации, в
ходе которого, последовательность нуклеотидов ДНК «переписывается»
в нуклеотидную последовательность и — РНК.

17. Трансляция (лат. трансляцио — передача) – синтез полипептидных
цепей белков, идущий в клетках путем  «считывания»  генетической информации,
«записанной» в виде последовательности  нуклеотидов в молекуле информационной
(и  — РНК)   или матричной (или м — РНК). Перевод генетической информации
с и- РНК в структуру специфических белков     осуществляется путем синтеза  («сбора»)
аминокислот в последовательности, соответствующей «записанному» на и – РНК
 генетическому коду. Трансляция  начинается всегда с триплета АУГ, который
кодирует аминокислоту метионин. Сигналом для окончания синтеза белка является
один из  стоп – кодонов (УАА, УАГ, УГА).                                              

18. Трансверсия
(лат. transverto — обращать, превращать)— мутация,
приводящая к замене пуринового основания на пиримидиновое (А или Г на Т, У или
Ц) или пиримидинового основания на пуриновое (Т, У или Ц на А или Г). Термин 
«трансверсия»  предложен Э. Фризом в 1959 году.

19. Транзиция (лат. transitus — переход, прохождение) — мутация,  
приводящая  к  замене одного пуринового азотистого основания на другое  (А на
Г) или одного пиримидинового азотистого основания на другое (У или Т на Ц).
Термин «Транзиция» предложен Э.Фризом в 1959году.

     20.  Экзоны —
участки гена (ДНК) эукариот, несущие генетическую информацию, которая, в
отличие от интронов, полностью представлена в молекуле и —
РНК, которая кодирует первичную структуру 
белка.                                                                                                                                 

21.  Линейные размеры нуклеотида 0,34 нм или 3,4 (Ангстрем)                     

22. Средняя длина одной аминокислоты 0,3635
нм.                                           

23. Молекулярная масса одной аминокислоты равна 100 а. е. м. или 100 Да (Да –
дальтон, единица измерения молекулярной массы одной

аминокислоты).                                   
                                                                              24.
Молекулярная масса  одного нуклеотида равна 345 а. е. м. или
345 (Да дальтон, единица измерения молекулярной массы одного нуклеотида).

на. Фризом в 1959

25. Таблица генетического кода

Решение задач на определение содержания элементов и органических
веществ в организме человека

1.
Содержание серы в организме человека составляет 0,25% от массы тела.

Какая
масса серы входит в состав организма человека массой 70 кг?

Дано:                                                                  ω(S) = 0,25%      m (тела) =70кг.

M (S) — ?

Алгоритм решения задачи.

                             Решение

    ω =  :100%;

                              
                    m(S)==

     Ответ:  0,175кг серы

2. В клетках организма
человека кассовые части кислорода, углерода и водорода составляют
соответственно 15%, 18%, 10%. Атомы какого из названных элементов в
организме человека больше всего.

3. Гемоглобин крови
человека содержит 0,34% железа. Определите молекулярную массу
гемоглобина.

4. Белок содержит 0,5%
глицина, молекулярная масса глицина 75. Чему равна минимальная молекулярная масса
белка.

5. Содержание белка в
организме человека составляет 17% от массы тела. Определите  массу
белка в организме человека, масса которого 70 кг.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ   НА  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ФРАГМЕНТА  ДНК или РНК                     

6. Какова длина фрагмента ДНК, состоящая из 540 нуклеотидов?   
                                                                                                                                                                                                                                                                                  Алгоритм
решения задачи

Дано:                                                                 n нук -дов ДНК =540        L нук.=0,34 нм	Решение: Молекула ДНК состоит из двух  цепей, поэтому её длина равна длине одной цепи, а каждый нуклеотид в ней занимает 0,34 нм.  1. n (нук.) одной цепи =540:2 =270 нуклеотидов  в одной цепи ДНК.  2.L ДНК= n нуклеотидов × L нук. = 270× 0,34=83,7 нм. Ответ: длина ДНК =83.7нм
L ДНК — ?

7. Одна из ДНК сперматозоида человека содержит 10 пар азотистых
оснований. Определите длину ДНК.

8. Какова длина фрагмента ДНК, состоящая из 450 нуклеотидов                                                              
9. Фрагмент молекулы РНК овцы состоит из 37 нуклеотидов, какова
его длина?                                                                                                                       10.
Какова  длина фрагмента ДНК, состоящая из 270 нуклеотидов?

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ДНК И ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
НУКЛЕОТИДОВ В МОЛЕКУЛЕ ДНК.

    11. На фрагменте правой цепи  молекулы
ДНК нуклеотиды расположены в последовательности: А-А-А-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т

  Определите:

    а)
порядок нуклеотидов в левой цепи  молекулы ДНК,

    объясните,
каким принципом при этом вы руководствуетесь?

    б) какова длина (в нм) этого
фрагмента ДНК? (Каждый нуклеотид занимает 0.34 нм по
длине цепи ДНК);

     в)
сколько (в %) содержится нуклеотидов (отдельно) в этой ДНК?

                                   Алгоритм решения задачи

Решение: для построения левой цепи мы
знаем,  что ДНК способна к самоудвоению по принципу комплементарности (А=Т;
Т=А; Г=Ц; Ц=Г) нуклеотиды расположены в следующем порядке: |

      а)
А-А-А-Т- Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т …                                                                                      

      
    |   |    |   |   |   |   |    |   |   |   |  |

        
Т- Т- Т-А- Г-А-Т- Г-Ц-А-Т-А ..

  б)  зная
длину одного нуклеотида  (0,34 нм) и
количество  нуклеотидов в одной цепи  фрагмента ДНК, находим длину
этого фрагмента:

   L ДНК= n нуклеотидов × L нук. =12 ×  0,34нм =4,08 нм:

в)  для
того, чтобы определить процентное содержание  нуклеотидов в данной ДНК,
посчитать количество нуклеотидов в двух цепях  всего их 24, из них А = 9,
Т = 9, Г = 3, Ц — 3. Составляем пропорцию и находим  процентный состав
адениловых (А) нуклеотидов:

   всего  нук. 24 — 100%      Х1= 24 н.×9(А):100% =37,5%(А)

            А нук. 9 —      Х1%

n(А)  = n(Т) = по 37,5%,   А=Т по 37,5%, 
а гуаниловых (Г)  количество их 3 нуклеотида в
двух цепях. Составляем пропорцию: 

   всего  нук. 24  —   100%      Х2= 24 н.×3(Г):100% =12,5%(А)

            Г нук. 3  —     Х2%   

n (Г) == n(Ц) =  по 12,5%,   Г=Ц по12,5%. 

ОТВЕТ: длина ДНК 4,08 нм, а
процентный состав: А = Т по 37,5%: Г = Ц по 12,5%.

 12. Даны
фрагменты правой цепи молекулы ДНК:

А). Ц-Т-Т-Г-Г-А-Ц-Ц-Т-А-Г-Ц…                            

Б). Г-Г-Ц-Ц-Г-А-Т-А-А-Т-А-Т-Т-А-Ц…                           

В). А-Г-Т-Ц-Ц-Т-Г-А-А-Т-Т-Ц-Ц-Г-Г…                           

Г).А-А-Ц-Т-А-Г-Ц-Т-Т-Г-Г-А-Ц-Г-Т-Т-А-Г…                                                     
Определите:

    а)
порядок нуклеотидов в левой цепи  молекулы ДНК,

    объясните,
каким принципом при этом вы руководствуетесь?

    б) какова длина
(в нм) этого фрагмента ДНК? (Каждый нуклеотид занимает
0.34 нм по длине цепи ДНК);

     в)
сколько (в %) содержится нуклеотидов (отдельно) в этой ДНК?

    13. Фрагмент  молекуле ДНК  содержит 1120  тимидиловых  нуклеотидов, 
что составляют 32% от общего количества нуклеотидов.                          Определите:

а) сколько содержится
других нуклеотидов (отдельно) в этом фрагменте ДНК;

б) какова длина  этого
фрагмента ДНК?

                          
Алгоритм решения задачи.

Дано:                                                                 n (Т) ДНК =1120               ω (Т)  = 32%           L нук.=0,34 нм

Решение:     1. Согласно правилу Э. Чаргаффа  количество тимидиловых нуклеотидов в молекуле ДНК равно количеству адениловым, а количество цитидиловых – гуаниловым.  Кроме этого  ω (Т)+  ω (А)+  ω  ( Г) + ω (Ц) =100%            По условию задачи молекула ДНК   содержит  1120 тимидиловых  нуклеотидов,   следовательно, столько же будет содержаться   адениловых нуклеотидов: Т= А  = 1120  или 32%.                                                                                2.Найдим     содержание     цитидиловых и гуаниловых нуклеотидов:                                                                                       ω  ( Г) + ω (Ц) = 100%  — (ω (Т)+  ω (А)) =100% —  32%+32 %  =36%                                                                                       ω  ( Г) + ω (Ц) =  100% — (36 % : 2) = по 18%

n(А)-?                              n(Ц)-?                                 n(Г)-?                                            L ДНК -?

 3. Находим количество цитидиловых
и гуаниловых нуклеотидов в  молекуле ДНК:     1120   тимидиловых  нуклеотидов
составляют 32% от общего количества, тогда  n(Г)    гуаниловых нуклеотидов  
составляют 18% от общего количества нуклеотидов:  n(Г)=(1120×18%) : 32%=630 нуклеотидов, так как  n(Г)= n(Ц), то количество цитидиловых нуклеотидов будет равно 630.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  4.
Находим общее количество нуклеотидов в молекуле
ДНК:                               Т+А+Г+Ц=1120+1120+630+630=3500, такое
количество   нуклеотидов содержится в двух цепях фрагмента  ДНК, а в одной цепи
будет  3500:2=1750 нуклеотидов.
   5. Зная длину одного нуклеотида — 0,34 нм и  количество  
нуклеотидов одной цепи фрагмента  ДНК, находим длину этого фрагмента:                                       
L ДНК= n нуклеотидов × L нук. = 1750 × 0,34=
595нм.                                             Ответ:   n (А)=1120нук.(32%);        n(Ц) = n(Г) =630нук.(18%);  L ДНК =595нм.

14. Фрагмент молекулы ДНК содержит
8000  адениловых нуклеотидов,  что  составляет 40% от
общего количества нуклеотидов в этой цепи ДНК. Сколько содержится
других нуклеотидов  в этом фрагменте (отдельно)? Какая длина ДНК?                          
                                                                                       

15. В молекуле
ДНК адениловых нуклеотидов составляет 15% от
общего количестве. Определить процентное содержание других
видов нуклеотидов.

16.Сколько новых видов свободных нуклеотидов потребуется
при редупликации  двухспиральной  молекулы ДНК, в которой  А =
454, а             Г = 1420?

17. В молекуле ДНК  тимидиловые нуклеотиды составляет
18% от общего количества. Определите процентное содержание других видов нуклеотидов.

 18.Фрагмент
молекулы ДНК содержит 760  адениловых нуклеотидов, что  составляет
35% от общего количества нуклеотидов. Определите количество тимидиловых, гуаниловых, цитидилових нуклеотидов в
данном фрагменте молекулы ДНК, длину и массу.

ЗАДАЧИ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ И
ДЛИНУ ГЕНА.

19. Определить молекулярный
вес и длину гена, если несет информацию о белке, молекулярная масса которого
равна 155 000 а. е. м.   

                                                    Алгоритм решения   задачи

Дано:                                                                 М белка = 155000 а. е. м. (Да) М амин — ты. = 100 а. о.м.(Да)  М нукл- да = 345 а. о. м. (Да)  L нук.=0,34 нм

М гена — ? L ДНК -?

                               РЕШЕНИЕ    

1.Зная
массу белка и массу одной  аминокислоты, находим количество аминокислот
в белке:                                                 n аминокислот = М
белка: М аминокислоты=  155000: 100 = 1550 аминокислот.

2.Каждая
аминокислота в полипептидной цепи 
кодируются определенной последовательностью из  трех  нуклеотидов, кодогенной цепи
гена:            n нуклеотидов = n аминокислот × 3 нуклеотида =1550
× 3 = 4650 нуклеотидов       

3. Находим  длину гена  по  кодогенной цепи:                                                                    L ДНК (гена) =  n  нук.  ×  L нук. (нм) = 4650×0,34 = 1581нм.                                     
 

4. Кодогенная цепь ДНК 4650 нуклеотидов комплементарна  некодогенной цепи
ДНК, в ней столько же нуклеотидов. Найдем  общее количество нуклеотидов в
гене:                                                                                                          n 
нуклеотидов в гене: =4650нук. ×2 = 9300 нуклеотидов.

5.
Зная, общее количество нуклеотидов в
двух цепях ДНК  и молекулярную массу  одного нуклеотида, мы находим
молекулярную массу гена.

Мг = n нук  × М (нук) = 9300 нуклеотидов × 345 =  3208500 а.
е. м. (Да).

          ОТВЕТ: длина
гена 1581 нм, масса гена
3208500 а. е. м. (Да)

20.    Определите  молекулярную  массу и длину соответствующего гена,
если в нем закодирован полипептид, молекулярная масса, которого равна 112000 а.
е. м. Что тяжелее: масса белка или гена, во сколько раз?                                                                                                                                                                                                                

Дано:                                                             М белка = 112000 а. е. м. (Да)                                                              М аминокислоты =100 а. е.м.(Да) М нуклеотида = 345 а. е. м. (Да)  L нук.=0,34 нм

М гена — ? L ДНК — ? М гена ≥М белка

                                      
АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

                                                
РЕШЕНИЕ      

1. Зная массу белка и массу
одной аминокислоты, находим количество аминокислот
в белке:                                                                                         n аминокислот
= М белка:  М аминокислоты =112000: 100 = 1120.

2. Каждая аминокислота в  полипептидной цепи  кодируются определенной
последовательностью из  трех  нуклеотидов, кодогенной цепи гена:                                                                                                     n
нуклеотидов  = n аминокислот × 3 нукл- да  =1120 ×3=3360  нуклеотидов                                                                        
3. Длину гена определяем по  кодогенной цепи :                               
                                           L ДНК (гена)= n нук.×0,34 =  3360 =1142,4 нм.

4.Кодогенная цепь ДНК 3360 нуклеотидов комплементарна  некодогенной, поэтому
в ней столько же нуклеотидов. Найдем  общее количество нуклеотидов в
гене:

      n
нук. в 2-х цепях=3360нук. ×2 = 6720 нуклеотидов.

5.
Зная, общее количество нуклеотидов в
двух цепях ДНК  и молекулярную массу  одного нуклеотида, мы находим
молекулярную массу гена.

Мг = n нук.  × М (нук.) = 6720 нуклеотидов × 345 =  2318400а.е.м.
(Да).  6.Сравним  массу гена и массу
полипептида:                                                                   М
гена≥ М белка =2318400 : 112000=21 раз; М гена≥ М белка 21раз.

      ОТВЕТ:  длина гена 1142,4 нм; масса гена 23184500 а. е. м. (Да);                   М гена в 21 раз ≥ М белка                           

  21.
Известная молекулярная масса четырех видов белков: а) 3000; б) 4600;  в)
78000, г) 3500, д)600000. Определить длину и  массу  соответствующих генов. Что
тяжелее: масса белка или гена и  во сколько раз?                                                                                                                       22.
Кодогенная  цепь ДНК имеет молекулярную массу 34155 а. е. м.
 Определите количество мономеров белка, запрограммированного в
кодогенной цепи ДНК.             

                                           
Алгоритм решения задач                             

Дано:                                                                 М гена = 34155 а. е. м. (Да) М нуклеотида =345 а. о. м. (Да)

n  мономеров (аминокислот) — ?

     
                              РЕШЕНИЕ:

1)
Сколько нуклеотидов содержится в ДНК?

    n
нук. = 34155: 345 = 99 нуклеотидов в кодогенной
цепи содержится в ДНК.

2)
Какое количество мономеров (аминокислот) белка запрограммировано в
кодогенной цепи ДНК (каждая аминокислота кодируется 3 нуклеотидами)?

   n
аминокислот 99: 3 = 33 триплета в ДНК кодируют 33
аминокислоты (мономера) белка.

    Ответ:
в кодогенной цепи ДНК  массой 34155 а. е. м. запрограммированы  33
аминокислоты.

 23.
Какая молекулярная масса гена (двухцепочного участка ДНК), если в
одной его цепи закодирован белок с молекулярной массой 3000.

 24.Определите
молекулярную массу и длину гена, если несет информацию о белке, молекулярная
масса которого равна 840000 а. е. м.

  25.
Одна из цепей молекулы ДНК имеет массу 68310 а. е. м. Определите количество
мономеров белка, закодированного в этой цепи ДНК.

  26.В
состав белка входят 350 аминокислот. Какая длина гена, кодирующий  синтез
этого белка.

   27.
Данная молекула ДНК с относительной молекулярной массой 144900  а. е.м., из них
16560 а. е. м. приходится на долю тимидиловых нуклеотидов:

а) сколько содержится
других нуклеотидов (отдельно) в этой  молекуле ДНК;

б) какова длина   ДНК?

                                   
                  Алгоритм решения задачи

                                         
                              РЕШЕНИЕ                                                                          

Дано:                                                                 М ДНК =144900 а. е. м.       М тимин =16560 а. е м. М нуклеотида =345 а. о. м.  L нук.=0,34 нм

n(А)-?                              n(Ц)-?                                 n(Г)-?                                                                                          L ДНК — ?

1) Сколько всего нуклеотидов в молекуле
ДНК?

    n нук. = 138448: 345 = 420 нуклеотидов в
ДНК

2) Сколько тимидиловых нуклеотидов в
ДНК?

     n =16560:345= 48 тимидиловых нуклеотидов    содержится в этом
фрагменте ДНК), так как Т = А согласно правила Э. Чаргаффа количество
А=  48.   

3)Сколько гуаниловых и цитидилових нуклеотидов в
это молекуле ДНК?

   На
долю Г + Ц приходится 420 — (48 Т + 48 А) =

   324нуклеотидов или
324: 2 = по 162(Г и Ц).

4)
Сколько нуклеотидов в одной
цепи ДНК?

 нуклеотидов в
двух цепях: 420:2 = 210 нуклеотидов в одной цепи ДНК.

5)
Какова длина ДНК?

L ДНК = 210 нук. ×0,34 =71,4нм.

Ответ: n(Т)= n(А)=по 48нук;  n(Ц)=n(Г)= по 162нук.;  L ДНК 71,4нм.

 28. Молекулярная масса каталазы 224000 а. е.м. Сколько
аминокислотных звеньев в этой молекуле? Какая длина первичной структуры
этого белка?

 29. Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в
котором закодирована первичная структура белка инсулина, состоящего из 153
аминокислотных остатков?

30.
Сколько нуклеотидов содержат гены (обе цепи ДНК), в которых
запрограммированы следующие белки:

а)  7500
аминокислот, б)  826 аминокислот, в)  489 аминокислот. Определите молекулярную
массу и длину гена.

31. Какова молекулярная масса
гена (двух цепей ДНК), если в кодогенной  цепи  запрограммирован белок
с молекулярной массой 47250 а. е

32. Белок рибонуклеазы состоит
из 124 аминокислот. Что тяжелее: белок или ген, кодирующий его.

33. Молекула РНК вируса ВИЧ
состоит из 13000 нуклеотидов. Одна молекула вируса ВИЧ состоит
из 316 аминокислот.

 Определите:

а)
длину гена, несущего информацию о структуре этого белка;

б) во
сколько раз масса гена больше массы белка;

в)
сколько видов белка закодирована в РНК вируса ВИЧ.

34. Молекула РНК вируса
табачной мозаики состоит из 9750 нуклеотидов. Одна молекула белка вируса
табачной мозаики состоит из 237 аминокислот. Определите: а)  длину гена,
несущего информацию о структуре этого белка; б) во сколько раз масса гена
больше массы белка; в) сколько видов белков закодировано в РНК вируса табачной
мозаики?

35. СПИД – инфекционное
заболевание, которое  преимущественно передается половым путем. Возбудитель
СПИДа – ретровирус ВИЧ его наследственный материал РНК содержит 18426
нуклеотидов. Из скольких триплетов состоит РНК ВИЧ? Определите суммарную
молекулярную массу белковых молекул, закодированных в геноме вируса, если на
структурные гены приходится 8000 нуклеотидов.

36. Какая скорость синтеза
белка у высших организмов, если на составление инсулина (51 аминокислотной
звено) расходуется 7,3 секунды?

 37. Какое число
аминокислот закодировано во  фрагменте двухцепочной  ДНК, содержит
3000 нуклеотидов?

 38. Определите длину и молекулярную массу фрагмента двухцепочной  ДНК,
состоящая из 266330 нуклеотидов.

 39.  Альбумин сыворотки крови человека  имеет молекулярную
массу 102600 а. е. м. Определите количество нуклеотидов ДНК, которые кодируют
этот белок и длину гена.   

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА ЭКЗОН — ИНТРОННУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ ГЕНОМА

40. Структурный ген фрагмента молекулы ДНК содержит  576 цитидиловых
нуклеотидов, что составляет  20% от общего количества. В экзонных участках
этого гена закодирован белок, состоящий из 130 аминокислот.                                                                                                                       1.
Определите нуклеотидный состав
гена.                                                           2.Чему равна
молекулярная масса интронных  участков  гена?                                 
3. Насколько зрелая и – РНК короче про – и – РНК?                                       

                         Алгоритм решения задачи

                                  Решение

1.Определим
общее число нуклеотидов в фрагменте ДНК,  так как цитидиловые нуклеотиды
приходится 30% от общего количества, то общее количество нуклеотидов составит:

   576(цитозин.
нук.)  —   20%            Х нук.=(576×100%):20%=2880(нук.)

      
Х нук               —      100%               

2. Согласно правилу  Э. Чаргаффа
количество  цитидиловых нуклеотидов
равно  гуаниловым нуклеотидов,  а количество тимидиловых нуклеотидов в молекуле
ДНК равно количеству адениловым.  

   А+Т = 2880  — (Ц+Г) = 2880нук.- 
(576+576)=1728(А+Т) ; А=Т по 864нук.

3. Находим количество нуклеотидов
в экзонных участках гена:

     n нук. в гене=130амин-т  ×3
нук. × 2цепи=780нуклеотидов в экзонных
участках гена.

4. Находим количество нуклеотидов
в интронных участках гена:                                  

     n нук. в гене = 2880 нук. – 780=
2100 нуклеотидов в интронных участках гена.   

5. Находим молекулярную массу интронных 
участках гена.   

                М=2100 нук. ×М
нук.= 2100×345 а. е. м. =724500 а. е. м.     

6.  Какова длина про – и –РНК?  

        L про –
и –РНК =0.34 нм.  ×  2100нук= 714нм.          

 7.    Какова длина  зрелой и
– РНК?  

        L и
–РНК=   0.34 нм. × 390 нук. =132,6нм

8. Какова  разница в длине  про
– и –РНК и  зрелой и – РНК в нм.?   

          L про –
и –РНК = 714 нм;  L и –РНК=132,6 =581,4 нм.

ОТВЕТ:     n нук. в гене  =2880:   М интронов =724500 а. е. м.; L – и –РНК (зрелой) короче
про – и –РНК на581,4нм.

41. Ген, кодирующий белок А, состоит из 5 экзонов по 160
пар нуклеотидов и 2 интрона  по 300 пар нуклеотидов.                
                                                                             
Сколько: а) всего нуклеотидов  в  про
– и – РНК?   б) нуклеотидов входит в состав и — РНК?   в)  
нуклеотидов входит в состав и — РНК?                                                                     
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Алгоритм
решения задачи

Решение

     1) Сколько всего нуклеотидов в про–и — РНК:
(160×5)+(30×2) = 1400 нуклеотидов.  

   2)  Сколько нуклеотидов входит в состав и — РНК:

160  ×3 = 480 нуклеотидов

  3) Сколько аминокислот входит в состав данного
белка:

480 нукл : 3 = 160
кодонов

    1 кодом →1 триплет → 1 аминокислота →160 аминокислот в
белке

ОТВЕТ:  про – и — РНК -1400 нуклеотидов,  и-РНК = 480 нуклеотидов, 160   аминокислот.

42. Известно, что
молекула  и — РНК состоит из 3837 нуклеотидов. Из скольких
аминокислот состоит белок, синтезированный на этой молекуле, если известно, что
среди них два триплет УАА, три  триплета УАГ, четыре триплета УГА.

43. Известно, что
молекула и — РНК состоит из 5331 нуклеотидов. Из скольких
аминокислот состоит белок, синтезированные на этой молекуле, если известно, что
среди них два триплет УАГ, четыре триплета УАА,  семь триплетов УГА.

44. Фрагмент  молекулы ДНК
состоит из 8882 нуклеотидов , кодирующий полипептид, имеет
пять интронов  по: 65, 100, 120 и два  по 175 нуклеотидов . Сколько
аминокислот находится в белке.

45. Какое количество нуклеотидов расположены
в  ДНК, кодирующий полипептид,  состоящий из 350 аминокислот, если 25%
триплетов входят в состав  интронов.

46. Сколько аминокислот закодировано в и — РНК,  состоящий из
504 нуклеотидов, среди них имеют 7 триплетов  интронов. 

47. В эукариотической клетке белок  А состоит из 657
 экзонов и 251 интронов. Сколько аминокислот входит в состав
белка.

 48.  Установлено, что  молекула  про – и —  РНК состоит из 3600 нуклеотидов,
причем  на интронные участки приходится  872 нуклеотидов. Определите,  какое
количество аминокислот включает в себя полипептид.

 49. Установлено, что 
молекула  про — и — РНК состоит  из 2400 нуклеотидов, причем  на интронные
участки приходится  666 нуклеотидов. Определите,  длину и массу молекулы и –
РНК, которая  участвует в трансляции.

 50. Установлено, что  молекула  про — и — РНК  на интронные участки
приходится  1200 нуклеотидов. Определите, полную массу и размер структурного
гена, если в нем закодирован полипептид  массой 310000 а. е.м.                                                                                                                                     
 51. Какое количество аминокислот имеет полипептид синтезирован про
—  и — РНК  состоит из 402 нуклеотидов , если в ней 9
триплетов интронов .

  52. Сколько
аминокислот закодировано в  про–и — РНК, состоящий из  378 нуклеотидов,
среди них имеются 3 триплета интронов .

  53. Молекула  РНК вируса табачной мозаики из 9750 нуклеотидов. Одна 
молекула   вируса табачной мозаики из 237 аминокислот.                         Определите:

а) длину гена, несущего
информацию о структуре этого белка;                                б) во
сколько раз масса гена  больше массы белка;                                              в)
сколько видов белка закодировано в РНК вируса табачной мозаики.                                                                                                                                                                                                  
             

54. Сколько аминокислот
закодировано  во  фрагменте  ДНК, состоящей из 2325 нуклеотидов, если  в ней
1131интронов?

               Задачи на определение молекулярной массы белка

55.  Длина гена1053 нм. Определите молекулярную  массу закодированного  
в нем белка.

Дано:                                                                  L гена = 1053 нм.      М амин -ты =100 а. о. м.   L нук.=0,34 нм

М белка — ?

Алгоритм решения задачи

Решение

 1..Зная    длину  гена   и  длину одного нуклеотида 
(0,34нм),   находим  количество нуклеотидов   в      кодогенной   цепи:                                                                                                                                                                    n
нук. в гене =   L (гена) : L (нук.)= 1053
: 0,34 =3097
нуклеотидов                                                                                                   
2. Каждая аминокислота кодируется 3 (нуклеотидами ),   зная число нуклеотидов в 
кодогенной цепи, находим количество

 аминокислот
в полипептиде:

 n(амин
— лот)  =  n  нук.: 3 нук. = 3097:3 =1032 аминокислот.             

   3.  Зная   количество   аминокислот  в  полипептиде
и молекулярную  массу  одной   аминокислоты,    определяем  молекулярную массу 
белка:

 М белка  =  n
(амин-лот) × М (аминокислоты) =
1032 ×100=103200 а. е. м.

    ОТВЕТ:
ген длиной 1053 нм кодирует белок молекулярной массой  103200 а. е. м.

 56. Длина гена 
3509 нм. Определите молекулярную  массу закодированного   в нем белка.

57.
Длина гена 589 нм. Определите молекулярную  массу закодированного   в нем
белка.

58.
Длина гена   8453 нм. Определите молекулярную  массу закодированного   в нем
белка.

59.
Длина гена 680  нм. Определите молекулярную  массу закодированного   в нем
белка.

60.
Длина гена 3162 нм. Определите молекулярную  массу закодированного   в нем
белка. 

61. Определите
длину (нм) и  молекулярную массу фрагмента двухцепочной ДНК, которая состоит из
2266 нуклеотидов.           

62. Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором
закодирована первичная  структура белка, состоящего 298 аминокислотных
остатков? Какова молекулярная масса и длина  этого гена?

63. В нуклеиновой кислоты
аденин составляет 18% (что соответствует 730 нуклеотидам), гуанин
и цитозин — по 28%. Определите состав нуклеиновой кислоты, ее
длину и массу.      

Дано:                                                                  ω  А- 18  %состав.730 нук.                   ω Г  = ω Ц  =  по 28%           L нук.=0,34 нм       М нуклеотида =345 а. о. м.

М нук. кислоты -?  L нук. кислоты -?                                                                                                                                      Состав  нук. кислоты -?

Алгоритм решения задачи                                                           
                                                            Решение

1.Сумма известных нуклеотидов составляет:

      18% (А) + 28% (Г) + 28% (Ц) =74%

2.Следовательно, остальное количество приходится на неизвестный
нуклеотид:               100% -74% = 26%                                                   
3.Так как  процентное содержание неизвестного нуклеотида      не соответствует
аденину,  несмотря на  процентное равенство  гуанина и цитозина, по правилу
Чаргаффа  (принцип комплементарности) не соблюдается. Значит, данная
нуклеиновая кислота не ДНК, а РНК, тогда недостающий нуклеотид — урацил –
процентное содержание составляет  26%. Зная, что 18% аденина 
соответствует 730 нуклеотидам, можем вычислить  количество всех
нуклеотидов в РНК, составляем пропорцию:

18% (А)  — 730 нукл .    
             

100%   —
  X нукл .     X =  (730 нук.× 100%):18%= 4055 нуклеотида.                 
4.Масса РНК = М нук. × n  нуклеотидов =345 а. е. м . × 4055 = 1398975
 а. е. м .

 5.Длина РНК
= L нук
-да × n  нук леотидов  =0,34 нм ×
4055 = 1378,7нм

ОТВЕТ: состав РНК: А
– 18 %; У -26%; Г 28%; Ц — 28%  масса РНК —  1398975
 а. е. м.; длина РНК — 1378,7нм

64. Известен
состав и-РНК: аденина — 41%, гуанина — 7%, урацила —
39%. Определить нуклеотидный состав соответствующего участка
ДНК.

            Алгоритм
решения задачи                                                                                                                       
Решение

1. Находим сумму известных нуклеотидов 
в составе и — РНК :                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Σ
= А — 41% + Г -7% + У — 39% = 87%,                                                  
                   отсюда можем найти  содержание цитозина(Ц) в  составе и
— РНК :                                                                                                                                                                                                                                                  и
— РНК : 100% — (41% + 7% + 39%) = 13% (Ц).

2. По составу и — РНК строим
кодогенную  цепь ДНК    с использованием  принципа комплементарности азотистых 
оснований:                                             А=Т; У=А; Ц=Г; Г=Ц;

а) нуклеотидный состав и РНК; 
             А-41%,   У-39%,     Г-7%,        Ц-13%                                    
б) нук. состав кодогенной цепи ДНК:     Т- 41%,   А- 39%,    Ц- 7%       Г-13%      в)
нук. состав некодогенной цепи ДНК:  А-41%,   Т- 39%,     Г-7%,       Ц-13%                                    
                                                             

 3.Находим
процентное  содержание нуклеотидов в  соответствующем участке ДНК:

   Т = (41% + 39%): 2 = 40%;     
           А = (39% + 41%): 2 = 40%;         

   Ц= (7% + 13%): 2 =10%;                      Г=
(7%+ 13%): =10%.                                           ОТВЕТ: в ДНК содержится А и Т по 40%; Г и Ц по 10%.                                          

65. Известен
состав и-РНК :  аденина — 37%, гуанина — 11%, урацила — 27%. Определить нуклеотидный состав
соответствующего участка ДНК.      

66. Химический анализ показал, что 28% от общего
числа нуклеотидов данной  и — РНК приходится на аденин,  6%
— на гуанин и 40% на   урацил. Какой должна
быть нуклеотидный состав соответствующего участка двух цепочной 
ДНК, информация с которого «переписана» данной и-РНК ?  А какой
будет состав ДНК, если  и-РНК содержит 18% гуанина, 30% аденина, 20%
урацила?

67. В молекуле  и-РНК  выявлено 220 гуаниловых ,
173 адениловых , 128 цитидилових и 174 уридиловых нуклеотидов.
Определите сколько нуклеотидов (отдельно) содержится в области
молекулы ДНК слепком с которой данная и-РНК . Какая длина и
молекулярная масса этого фрагмента.                                                                                                                     
                68. В и — РНК содержится 32%  аденина, 20%
гуанина, 12% цитозина.  Определить нуклеотидный состав
соответствующего участка ДНК.                     

69. В молекуле   и – РНК человека  в   результате
биохимических исследований обнаружено 487 гуаниловых нуклеотидов, 256
адениловых, 522 цитидиловых,  248 уридиловых нуклеотидов.  Какова масса 
соответствующего фрагмента молекулы ДНК, транскрипционной копией  которой
является данная  и – РНК?

 70. Какова  молекулярная масса гена  (обеих цепей ДНК), в одной из
цепей которого закодирована последовательность аминокислотных остатков белка
с   молекулярной массой 112000 а. е. м.?

71. Информационная РНК
состоит из 818 кодонов. Сколько рибосом (максимум) может входить в
состав полисомы , осуществляющей синтез белка по данной и-РНК , если диаметр
рибосомы 300 А(ангстрем), а интервал между рибосомами 200 А(ангстрем)?

Дано:                                                                  И-РНК = 818 кодонов.       Dрибосомы -100А  L нук.=3,4 А(ангстрем)

М белка — ?

Алгоритм
решения задачи

                                               Решение                                       
 1.Находим 
количество нуклеотидов   в   818 кодонов  и – РНК ?                                                                          
                                                                   n нук. в и – РНК = n кодонов   ×  3
нуклеотида =    818 ×  3 =2454
нуклеотидов.                                              2.Какова длина
и-РНК?                                                            L и –
РНК  = n нук × L (нук.)= 2454 ×3,4А = 8343А.                                                                                                                        
                                                                                                  3.
Сколько рибосом входят в состав   полисомы.                                                        n рибосом =  L и –
РНК : (300А. +200А.) = 8343 А. : 500 А. =17 рибосом.

         
ОТВЕТ: 17 рибосом входит в состав   полисомы.                                     

72. Одна из цепей молекулы
ДНК имеет массу 68310. определите количество мономеров белка, закодированного в
этой ДНК.

73.  Пользуясь таблицей генетического кода, воспроизведите участок
ДНК, в котором закодирована информация с такой последовательностью аминокислот
в белке:                                                                                                           метионин
— аланин — глицин — глутамин — лейцин — пролин — тирозин — цистеин

   74. Пользуясь таблицей
генетического кода, воспроизведите участок ДНК, в котором закодирована
информация с такой последовательностью аминокислот в белке: метионин -аланин —
глицин — глутамин — лейцин — пролин — тирозин — цистеин — валин.

75. Определите антикодоны  т — РНК, участвующие в синтезе белка,
кодируемого фрагментом ДНК
…                                                                                                          …Т-А-Ц
— Т — Ц — А- А -Г-А -Г-Г-А- Г- Ц-Т- А-Ц-Г- А-Т-Г …

 76.  Соотнеси
антикодон т — РНК с кодонами и — РНК.

                        
кодоны и — РНК      антикодоны  т — РНК 

                            
1. АГЦ                     1. ГГЦ

                            
2. ЦАА                     2. ЦГА

                            
3. УУГ                      3. ГУУ

                            
4. ГЦУ                      4.УЦГ

                            
5. ЦЦГ                      5. ААЦ   

 77. Полипептид состоит из
следующих аминокислот:  метионин — аланин — гистидин — лейцин —
глутамин — тирозин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту
полипептидную цепь.

РЕШЕНИЕ: Зная, по
условию задачи последовательность аминокислот в полипептиде, воспроизводим
строение и — РНК , которая управляет синтезом этого полипептида. По
таблице генетического кода находим структуру триплетов и-РНК: А-У-Г-Г-Ц-У-Ц-А-У-Ц-У-У-Ц-А-А-У-А-У. По
цепочке и-РНК восстанавливаем кодогенную цепь  ДНК, которая   имеет
следующее строение:   мет  —  ала   —  гис  —   лей  —    глн  —     тир

 и-РНК:
                             А-У-Г- Г-Ц-У-Ц-А-У-Ц-У-У-Ц- А- А- У-А-У

                                           
|   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |    |    |     |    |   |   |

  кодогенная
цепь ДНК     Т- А-Ц-Ц-Г-А-Г-Т-А -Г-А-А- Г- Т- Т- А-Т- А

                                           
|   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |    |    |    |    |   |    |    | 

  некодогенная
цепь ДНК  А- Т-Г-Г-Ц-Т-Ц-А-Т-Ц-Т-Т-  Ц-А- А-Т-  А-Т

78. Даны полипептидные цепи:

а) метионин
— аланин -аспарагиновая кислота — тирозин -лизин -аспарагин…

б)
метионин- глицин -изолейцин- валин- глутаминовая кислота-  пролин…

в) метионин-
лейцин -серин -фенилаланин -цистеин- аргинин –глутамин…

Определите структуру участка
ДНК и длину, кодирующего эту полипептидную цепь.

79. Фермент белка табачной
мозаики кодируется следующим кодонами и — РНК:

…
УЦУ-ГГГ-УЦЦ-АУЦ-АЦЦ- ААА -УУУ -ЦГГ …

1)
Определите,  из каких аминокислот состоит данный фрагмент?

2) При воздействии на и —
РНК азотистой кислотой цитозин превращается
в гуанин, как изменится: а) состав и — РНК?;   б) аминокислотный
состав фрагмента.                                                                                                                                                                                                  

  80. Кодогенная  цепь
ДНК имеет следующий состав: А-Ц-А-А-Т-А-Т-Т-Ц- Г-Г-Г-Ц-Ц-Г…

      Определите:

а)  аминокислотную
последовательность белка?;

б) заполните
таблицу: триплеты ДНК,  кодоны и — РНК, антикодоны и — РНК, аминокислоты,
участвующих в синтезе этого белка.

Триплеты в ДНК	Триплеты (кодоны) в                и — РНК	Триплеты (антикодоны)            в т — РНК	Аминокислоты в белке
А
Ц
А

81. Определите антикодон   т — РНК, что принимает участие в
синтезе белка,  который кодируется фрагментом ДНК:                                                                         
 … Г-Ц-Т-А-Ц-Г-А-Т-Т-Т-Ц-А-А- Г-А -… .

  82. Гормон  инсулина
представлен  следующими  аминокислотами: метионин — гистидин — серии
— глицин — цистеин — лейцин — глутаминовая кислота — аспарагиновая  кислота
— валин – фенилаланин.                                Определите количественные
соотношения  азотистых оснований (аденин + тимин) и (гуанин + цитозин) в
цепи ДНК, кодирующий этот гормон инсулина.

83. По данным фрагмента  кодогенной цепи    ДНК:                                                     Т-Г-Т-Г-Т-Ц-А-Г-А-Ц-А-Т-Г-А-А
…                                                                                                     
             а) восстановить некодогенную цепь ДНК;                                                           б)
определить нуклеотидной состав и – РНК;                                                                       в)
используя  таблицу генетического кода определить аминокислотный состав белка;                                                                                                                                   г)
указать  антикодоны  т – РНК, участвующие  в синтезе  белка. 

84. Какие изменения
произойдут в структуре белка, если в кодируемом его участке ДНК … ТАЦ-ЦАГ-АГГ-АЦТ-ААТ
… между 7 и 8 нуклеотидами произойдет  вставка тимина, а между 12 и
13 нуклеотидами произойдет вставка  цитозина ?

 85. Э. Чаргаффа ,
исследуя состав ДНК различных видов установил, что у человека А = Т = 20%, Г =
Ц = 30%, а  у белки А = Т = 29%, Г = Ц = 21%, у тутового шелкопряда А = Т =
28%, Г = Ц = 22%. У кого из названных видов спирали молекулы ДНК более
прочно связаны?

 86. На фрагменте
левой цепи ДНК нуклеотиды  расположены в такой последовательности:  Ц-Ц-Т-Т-Г-Т-Г-А-Т-Ц-А-Т-
Ц-А-А- А —

а) какова первичная
структура белка, синтезируемого с генетической информации в правой цепи?

б) как изменится
структура синтезируемого белка, если в левой цепи ДНК выпадает
восьмой нуклеотид?

в) к каким
биологическим последствиям это может привести в организме?

г) унаследует ли
потомство  такое изменение ДНК?

87. Участок правой цепи молекулы ДНК имеет
следующий нуклеотидный состав:

…А-Т-А-Т-Т-Г-Т-Г-Т-А-Ц-А-Ц-Ц-Г… 
.                                                            Определите:

а)
порядок нуклеотидов в левой цепи молекулы ДНК;

б) каким принципом
руководствовались;

в) длину этого участка
молекулы ДНК;

г) молекулярную массу гена;

д) содержание в %
каждого нуклеотида во  фрагменте ДНК;

е) первичную структуру белка;

ж) молекулярную массу белка;

88. Участок молекулы ДНК, кодирующий полипептид, имеет в норме следующий
порядок азотистых оснований:                                                                 …ААА
— ААЦ — ЦАТ — АГА — ГАГ …

  Во время
редупликации третий слева аденин выпал из спирали. Определите изменение в
данном фрагменте белка в результате указанной мутации.

Решение:

ДНК (кодирующий участок)	…ААА-ААЦ-ЦАТ-АГА-ГАГ…
и — РНК	…УУУ- УУГ-ГУА-УЦУ- ЦУЦ…
полипептид	…фен-лей- вал-сер – лей…
ДНК ( мутация)	…ААА-АЦЦ-АТА-ГАГ-АГ…
и — РНК	…УУУ — УГГ –УАУ –ЦУЦ-УЦ…
белок	…фен- три- тир- лей-…

Ответ:
результат  указанной мутации изменился аминокислотный состав
белка, до мутации полипептид имеет следующий состав …фен- лей — вал -сер –
лей…а после мутации изменился аминокислотный состав белка … фен- три- тир- лей.

89.  Во  фрагменте  левой цепи ДНК, нуклеотиды расположены в такой
последовательности: А-А-Г-Т-Ц-Т-Т-А-Ц-Г-Т-Г-… .
Определите:                                —  порядок расположения нуклеотидов
в правой цепи ДНК;                                          — какова длина
этого фрагмента
ДНК;                                                                        —
какова молекулярная масса гена?

 90. Дана кодогенная  цепь ДНК:  ЦТА -ТАГ- ТАА- ЦЦА –ТАГ — ГГЦ … Определите:
                                                                                                                    а)
длину этого гена;                                                                                                         
                                                                                                                                                                                          б)
количество  в процентах различных видов нуклеотидов в этом гене (в
двух цепях);                                                                                                                               в)
первичную структуру белка, закодированного в этой
цепи;                                                                   г) первичную
структуру белка, синтезируемого после выпадения девятого нуклеотида в
этой цепи ДНК?

91. На участке левой цепи ДНК  нуклеотиды расположены в
такой последовательности:

… ГГГ
— ЦЦЦ – ГТТ – ААА – ЦТА – ГАТ…

а) какова
структура закодированного белка?                                                                        б)
какой будет структура белка, если в этой цепи ДНК под влиянием облучения между
седьмым и восьмым нуклеотидами Г замещен А? К каким биологических
последствиям это может привести?                                                 в)
которая будет структура белка, если под влиянием химического мутагена (бензопирен) 
 между одиннадцатым и двенадцатым нуклеотидами ДНК будет  вставлен
Т? К каким биологических последствиям это может привести?                         

92. На фрагменте кодогенной цепи ДНК 
нуклеотиды расположены в такой последовательности:                            
ТАЦ
— ТТГ-  ЦТТ-  ЦТА- ГГЦ- ТГ… . В  результате мутации одновременно выпадают пятый
и восьмой нуклеотиды.  Определите  последовательность:                                            
               — нуклеотидов в и — РНК до и после мутации;  изменится ли  аминокислотный
состав белка  после мутации.                                                                               

93. Как изменится первичная структура белка, если в
последовательности нуклеотидов:                                                    … Ц-Ц-А-А-Т-Г-Г-Г-Ц-А-Т-Г-Т-Т-Ц…
произойдет трансверсия  шестого пуринового нуклеотида слева
Г заменен на пиримидиновый Т, а  справа шестой пуриновый  А замен на пиримидиновый
Т.

Алгоритм решения задачи

Решение

Используя  кодогенную цепь ДНК в соответствии с   принципом
комплементарности,  определяем структуру  участка  и – РНК (вместо Т
присутствует У);

 Кодогенная
цепь ДНК: …Ц-Ц-А-А-Т-Г-Г-Г-Ц-А-Т-Г-Т-Т-Ц…

                        
                    |   |   |   |   |   |  |   |   |   |   |   |   |    |   |    

                    и — РНК               Г-Г-У-У-А-Ц-Ц-Ц-Г-У-А-Ц-А-А-Г                        используя
таблицу генетического кода находим структуру триплетов и — РНК и
аминокислотный  белка до трансверсии:  

                                    
           гли-   тир  —   про —     тир  —    лиз

Проследим 
изменится ли первичная  структура  белка, если произойдет трансверсия шестого нуклеотида слева
Г заменен на Т; а трансверсия шестого нуклеотида   справа А 
замен на Т),  (трансверсия   мутация, приводящая к замене пуринового основания
на пиримидиновое (А или Г на Т, У или Ц) или пиримидинового основания на пуриновое
(Т, У или Ц на А или Г).

Кодогенная
цепь ДНК: …Ц-Ц-А-А-Т-Т-Г-Г-Ц-Т- Т-Г-Т-Т- Ц…после мутации

                        
                        |   |   |   |   |   |  |   |   |   |   |   |   |    |   |    

                    и-РНК                      Г-Г-У-У-А-А-Ц-Ц-Г-А-А-Ц-А-А-Г                

                                                 
гли- стоп- кодон — про  — асн   — лиз

Ответ: да, до трансверсии первичная структура белка имеет следующий
аминокислотный состав – из  5 аминокислот: гли- тир — про — тир – лиз, а после
мутации — трансверсии первичная структура белка изменилась и имеет следующий
аминокислотный состав –  из 4 аминокислот:  гли— стоп- кодон — про  —
асн   — лиз (тирозин  → в некодирующий  стоп- кодон, а  тир → на асн).            

 94. Как
изменится первичная структура белка, если на фрагменте ДНК …     Т-Ц-Т-Ц-А-Ц-А-Т-А-Г-Г-Т…
произойдет транзиция замена  четвертого пиримидинового азотистого основания
 Ц на пуриновое  азотистое основание  Г, а десятое  пуриновое азотистое основание Г заменено на пиримидиновое азотистое основание Т.  

                                   Алгоритм
решения задачи

Решение

Используя  кодогенную цепь ДНК в соответствии с   принципом
комплементарности  определяем структуру  участка  и – РНК (вместо Т
присутствует У);

Кодогенная
цепь ДНК: …Т- Ц-Т- Ц-А-Ц-А- Т-А-Г-Г-Т-

                        
                   |   |   |    |    |    |   |   |   |   |   |   |       

                    и — РНК              А-Г-А- Г-У- Г-У- А-У-Ц-Ц-А-                      
используя таблицу генетического кода находим структуру триплетов и — РНК и
аминокислотный  белка до транзиции:  

                                             
арг — вал —  тир —  про

Проследим 
изменится ли первичная  структура  белка, если
произойдет транзиция    замена четвертого пиримидинового азотистого основания Ц
заменено на пуриновое
азотистое основание Г, а десятое 
пуриновое азотистое основание Г заменено на
пиримидиновое азотистое основание Т. 

Кодогенная
цепь ДНК: …Т- Ц- Т- Г-А-Ц-А- Т-А-Т-Г-Т-  после мутации

                        
                   |   |   |    |   |    |    |   |   |   |   |   |       

                    и — РНК              А-Г-А- Ц-У- Г-У- А-У-А-Ц-А-                      

                                                
  арг — лей —  тир —  тре

Ответ:  да, до транзиции первичная структура белка имеет следующий
аминокислотный состав –  из 4 минокислот:  арг- вал —  тир — про , а после
транзиции первичная структура белка  изменился  и имеет следующий
аминокислотный состав –  из 4 аминокислот:   арг – лей —  тир —  тре (вал→
на лей, про → на тре).       

95. У здорового человека с мочой выделяются такие   аминокислоты: 
аланин,  серин,  глутамин,  глицин. У человека, больного цистинурией,
выделяются  аминокислоты,  которым соответствует следующие триплеты и — РНК:  УЦЦ
— УГУ-ГЦУ-ГГУ-ЦАГ-ЦГУ-ААА- УЦЦ . Какие именно аминокислоты  выделяются у
больных цистинурией?                         

96. При синдроме Фанкони  (нарушение
образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым
соответствуют следующие триплеты  и — РНК:                                                                               
… АУА   ГУЦ  АУГ  УЦА
 УУГ  ГУУ  АУУ.                      
                                      Определите, 
какие аминокислот  выделяются с мочой  при              синдроме Фанкони, если  у здорового человека в моче содержатся аминокислоты
аланин,  серин,  глутаминовая кислота, глицин.

 Алгоритм решения задачи

                                                     
Решение.                                                                                                                                 Используя
триплеты и — РНК  и генетический код определяем наличие аминокислот в белке:                                                                                                                                                     
               —                              и —   РНК 
АУА- ГУЦ- АУГ-УЦА-УУГ -ГУУ- АУУ.                

Аминокислоты   
цепи                иле — 
вал  — мет  — сер   — лей — вал  —  иле   белка (больного
человека)                                                                              
Аминокислоты   цепи  белка                  алан–сер –глу-  глн                   (здорового
человека)

Ответ: в
моче больного человека только одна аминокислота (серин) такая же как, у
здорового человека, остальные – новые, а три, характерные для здорового
человека, отсутствуют.

     
97. Фрагмент
цепи и — РНК имеет следующую последовательность:                            
   АУГ- ААГ-  ГГГ-  ЦУА-  АЦГ. Определите:                                                                   
    —   последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, каким принципом вы
руководствовались;                                                                                                               
—  аминокислотный состав  белка и  указать  антикодоны  т – РНК,
участвующие  в синтезе  белка.  

98. Молекула  ДНК (ген вазопрессина) имеет следующую нуклеотидную
последовательность:                                                                                                                           
                          Т- Г- Т- Т- А-Т- Т-Т — Т- Г-А- А- Г-А- Т- Т-  Г- Т      
     

     |   |    |   
|    |   |   |   |    |    |   |   |    |    |    |   |    |    |                
          

    А -Ц -А- А-Т-А- А-А- А-Ц-Т -Т- Ц -Т-А- А-Ц
-А…  произошла трансверсия   —  пиридиминовое азотистое основание тимин на 5-м
месте нижней цепочки замещено на пуриновое  азотистое основание гуанин.       Определить:
а) как отразится  трансверсия  на первичную структуру синтезируемого  белка;              
                                                                         б) может
ли повлиять трансверсия на наследственность организма и  какая эта мутация.

Ответ: да, если организм одноклеточный; у
многоклеточного организма, в том случае, если это генеративная мутация, она
скажется на  наследственность  гибрида.

99.
В результате действия повреждающего фактора изменилась одна из
цепей молекул ДНК. Обнаружьте тот участок,  в котором   произошли  изменения,
если неповреждённая цепочка молекулы ДНК имеет такой состав:
ГГЦ-ГТГ- ААТ- ААЦ- ТАГ-ЦАЦ-ТТ,   а молекула и — РНК,  если бы она была
синтезирована на измененной цепи ДНК, имела бы состав: ГГЦ-АГА-  ГГЦ- ЦЦА-
УАГ-  ЦАЦ- УУГ. Установите последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК после
репарации.
                                              Алгоритм решения задачи

                                                         
Решение 

По
условию задачи неповрежденный участок   цепи молекулы ДНК имеет такой состав:

       
          ГГЦ-ГТГ- ААТ- ААЦ- ТАГ-ЦАЦ-ТТГ   

А
молекула и – РНК   по условию задачи   синтезирована на измененной цепи ДНК  и имеет
 такой  нуклеотидный состав:

       ГГЦ-АГА-  ГГЦ- ЦЦА- УАГ-  ЦАЦ- УУГ 

В 
результате действия повреждающего  фактора участок   цепи молекулы ДНК  с
которого синтезирована  и — РНК нуклеотиды  расположены в такой последовательности:

        
       ЦЦГ- ТЦТ- ЦЦГ- ГГТ — АТЦ-ГТГ-ААЦ 

                      
                                                                                                                      100.
В результате действия повреждающего фактора изменилась одна из цепей ДНК, после
этого молекула ДНК приобрела  следующий нуклеотидный состав  азотистых
оснований  (первая цепь ДНК не подвергалась изменению):
 ЦГА-  ТГГ- ЦАЦ-  АГТ- ТТЦ
 ГЦЦ  -ЦТТ- ЦГТ—  ТЦА- ААГ .
Найдите измененный участок молекула ДНК и  определите процентное содержание
нуклеотидов в молекуле ДНК после повреждения и после репарации.  

  101.
Фрагмент цепи  и — РНК имеет такую последовательность нуклеотидов:  УЦЦ – АЦА –
УАУ – АГЦ – ГЦА –ЦГГ…
.                                                                             Определите
последовательность:                                                                                                                
—  аминокислот в первичной структуре белка;                                                                     —
антикодоны т – РНК;                                                                                                         
  — нуклеотидов на кодогенной цепи
ДНК.                                                                                                                                                                

Литература 

1.Грин, Н. Биология: в 3-х т. / Н. Грин,
У. Стаут, Д. Тейлор. – М.: Мир, 1990.

2. Муртазин  Г.М.  Задачи
и упражнения по общей биологии: пособие для                          учителей. 
Москва. Просвещение,  1981. -192 с.                                                  
 3. Овчинников С.А.
Сборник задач и упражнений по общей биологии: Учебное пособие. — Донецк: Третье
тысячелетие, 2002. — 128 с. 

4.Реймерс  Н.Ф.  Основные
биологические понятия и термины: книга для учителя.  Москва. Просвещение, 1988.
-391с.

17.11.2014

Практикум «Решение задач по молекулярной биологии»

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

12785