Как найти длину молекулы ирнк

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

---

И транскрипция, и трансляция относятся к матричным биосинтезам. Матричным биосинтезом называется синтез
биополимеров (нуклеиновых кислот, белков) на матрице — нуклеиновой кислоте ДНК или РНК. Процессы матричного биосинтеза относятся к пластическому обмену: клетка расходует энергию АТФ.

Матричный синтез можно представить как создание копии исходной информации на несколько другом или новом
«генетическом языке». Скоро вы все поймете — мы научимся достраивать по одной цепи ДНК другую, переводить РНК в ДНК
и наоборот, синтезировать белок с иРНК на рибосоме. В данной статье вас ждут подробные примеры решения задач, генетический словарик пригодится — перерисуйте его себе

Возьмем 3 абстрактных нуклеотида ДНК (триплет) — АТЦ. На иРНК этим нуклеотидам будут соответствовать — УАГ (кодон иРНК).
тРНК, комплементарная иРНК, будет иметь запись — АУЦ (антикодон тРНК). Три нуклеотида в зависимости от своего расположения
будут называться по-разному: триплет, кодон и антикодон. Обратите на это особое внимание.

Репликация ДНК — удвоение, дупликация (лат. replicatio — возобновление, лат. duplicatio — удвоение)

Процесс синтеза дочерней молекулы ДНК по матрице родительской 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).

Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них
содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между
дочерними клетками.

Транскрипция (лат. transcriptio — переписывание)

Транскрипция представляет собой синтез информационной РНК (иРНК) по матрице ДНК. Несомненно, транскрипция происходит
в соответствии с принципом комплементарности азотистых оснований: А — У, Т — А, Г — Ц, Ц — Г (загляните в «генетический словарик»
выше).

До начала непосредственно транскрипции происходит подготовительный этап: фермент РНК-полимераза узнает особый участок молекулы ДНК — промотор и связывается с ним. После связывания с промотором происходит раскручивание молекулы ДНК, состоящей из двух
цепей: транскрибируемой и смысловой. В процессе транскрипции принимает участие только транскрибируемая цепь ДНК.

Транскрипция осуществляется в несколько этапов:

• Инициация (лат. injicere — вызывать)

Образуется несколько начальных кодонов иРНК.

• Элонгация (лат. elongare — удлинять)

Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК
быстро растет.

• Терминация (лат. terminalis — заключительный)

Достигая особого участка цепи ДНК — терминатора, РНК-полимераза получает сигнал к прекращению синтеза иРНК. Транскрипция завершается. Синтезированная иРНК направляется из ядра в цитоплазму.

Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)

Куда же отправляется новосинтезированная иРНК в процессе транскрипции? На следующую ступень — в процесс трансляции.
Он заключается в синтезе белка на рибосоме по матрице иРНК. Последовательность кодонов иРНК переводится в последовательность
аминокислот.

Перед процессом трансляции происходит подготовительный этап, на котором аминокислоты присоединяются к соответствующим молекулам тРНК. Трансляцию можно разделить на несколько стадий:

• Инициация

Информационная РНК (иРНК, синоним — мРНК (матричная РНК)) присоединяется к рибосоме, состоящей из двух субъединиц.
Замечу, что вне процесса трансляции субъединицы рибосом находятся в разобранном состоянии.

Первый кодон иРНК, старт-кодон, АУГ оказывается в центре рибосомы, после чего тРНК приносит аминокислоту,
соответствующую кодону АУГ — метионин.

• Элонгация

Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз.
Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.

Доставка нужных аминокислот осуществляется благодаря точному соответствию 3 нуклеотидов (кодона) иРНК 3 нуклеотидам (антикодону) тРНК. Язык перевода между иРНК и тРНК выглядит как: А (аденин) — У (урацил), Г (гуанин) — Ц (цитозин).
В основе этого также лежит принцип комплементарности.



Движение рибосомы вдоль молекулы иРНК называется транслокация. Нередко в клетке множество рибосом садятся на одну молекулу
иРНК одновременно — образующаяся при этом структура называется полирибосома (полисома). В результате происходит одновременный синтез множества одинаковых белков.



• Терминация

Синтез белка — полипептидной цепи из аминокислот — в определенный момент завершатся. Сигналом к этому служит попадание
в центр рибосомы одного из так называемых стоп-кодонов: УАГ, УГА, УАА. Они относятся к нонсенс-кодонам (бессмысленным), которые не кодируют ни одну аминокислоту. Их функция — завершить синтез белка.

Существует специальная таблица для перевода кодонов иРНК в аминокислоты. Пользоваться ей очень просто, если вы запомните, что
кодон состоит из 3 нуклеотидов. Первый нуклеотид берется из левого вертикального столбика, второй — из верхнего горизонтального,
третий — из правого вертикального столбика. На пересечении всех линий, идущих от них, и находится нужная вам аминокислота

Давайте потренируемся: кодону ЦАЦ соответствует аминокислота Гис, кодону ЦАА — Глн. Попробуйте самостоятельно найти
аминокислоты, которые кодируют кодоны ГЦУ, ААА, УАА.

Кодону ГЦУ соответствует аминокислота — Ала, ААА — Лиз. Напротив кодона УАА в таблице вы должны были обнаружить прочерк:
это один из трех нонсенс-кодонов, завершающих синтез белка.

Примеры решения задачи №1

Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК),
приведенной вверху.

«Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов
во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны
соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода»

Объяснение:

По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити
ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК:
А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК:
А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что
тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).

Пример решения задачи №2

«Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет
следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется
на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону
тРНК»

Обратите свое пристальное внимание на слова «Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой
синтезируется участок центральной петли тРНК «. Эта фраза кардинально меняет ход решения задачи: мы получаем право напрямую и сразу
синтезировать с ДНК фрагмент тРНК — другой подход здесь будет считаться ошибкой.

Итак, синтезируем напрямую с ДНК фрагмент молекулы тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ. Это не отдельные молекулы тРНК (как было
в предыдущей задаче), поэтому не следует разделять их запятой — мы записываем их линейно через тире.

Третий триплет ДНК — АЦГ соответствует антикодону тРНК — УГЦ. Однако мы пользуемся таблицей генетического кода по иРНК,
так что переведем антикодон тРНК — УГЦ в кодон иРНК — АЦГ. Теперь очевидно, что аминокислота кодируемая АЦГ — Тре.

Пример решения задачи №3

Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и
аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной
молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.

Один триплет ДНК состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, 150 нуклеотидов составляют 50 триплетов ДНК (150 / 3). Каждый триплет ДНК
соответствует одному кодону иРНК, который в свою очередь соответствует одному антикодону тРНК — так что их тоже по 50.

По правилу Чаргаффа: количество аденина = количеству тимина, цитозина = гуанина. Аденина 20%, значит и тимина также 20%.
100% — (20%+20%) = 60% — столько приходится на оставшиеся цитозин и гуанин. Поскольку их процент содержания равен, то
на каждый приходится по 30%.

Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы?

По данной теме существуют различные типы задач.

1.Определение последовательности аминокислот в первичной молекуле белка с помощью таблицы кодонов и-рнк, и определение массы белковой молекулы.

Пример:
участок молекул ДНК, кодирующий часть
полипептида имеет следующую
последовательность нуклеотидов: ТАЦ —
АГГ — ГАЦ — ЦАТ — ГАА — ЦЦЦ. Определить
последовательность аминокислот в
полипептиде и найти его массу, если
молекулярная масса аминокислоты равна
110.

Решение:
переписываем
последовательность нуклеотидов с ДНК
на и-РНК согласно принципу комплементарности
(против аденина в и-РНК становится
урацил, против гуанина — цитозин),
разбиваем на триплеты и по таблице
кодонов и-РНК определяем аминокислоты,
которые входят в молекулу белка,
закодированного данной ДНК.

ДНК:
ТАЦ-АГГ-ГАЦ-ЦАТ-ГАА-ЦЦЦ

и-РНК:
АУГ-УЦЦ-ЦУГ-ГУА-ЦУУ-ГГГ

Белок: метионин —
серин — лейцин — валин — лейцин — глицин.

Масса синтезируемого
полипептида равна 660 (110х6).

2.Определение структуры ,длины и массы гена ,кодирующего полипептидную цепь.

Пример.
Полипептид состоит из следующих
аминокислот: аланин — глицин-валин —
лизин — глутаминовая кислота — серин —
триптофан — треонин.

Определите
структуру участка ДНК, кодирующего
вышеуказанный полипептид, найдите длину
и массу гена, если длина одного нуклеотида
составляет 3,4Å, а масса 330.

Решение.
По таблице кода и-РНК находим кодоны,
для каждой аминокислоты, а затем по
принципу комплементарности определим
структуру гена, в котором была закодирована
данная последовательность аминокислот.

Белок: ала — гли —
вал — лиз — глу — сер — три — тре.

и-РНК: ГЦУ — ГГГ —
ГУА — ААА — ГАА — АГУ — УГГ — АЦЦ.

ДНК: ЦГА — ЦЦЦ — ЦАТ
— ТТТ — ЦТТ — ТЦА — АЦЦ — ТГГ.

Д

лина
молекулы ДНК равна 3,4Ах24= 81,6 А, а масса
330х24= 892,0

3. Определение влияния генных мутаций( вставок ,замен, выпадений нуклеотидов и.Т.Д.) на первичную длину белковой молекулы и последовательность аминокислот в ее составе.

Пример:
какие
изменения произойдут в молекуле белка,
если в кодирующем его участке ДНК —
АААААЦЦАТАГАГАГААГТАА между 5 и 6
нуклеотидами включен тирозин, между 9
и 10 — аденин, а между 20 и 21 — тимин?

Решение:

ДНК: ААА — ААЦ — ЦАТ
— АГА — ГАГ — ААГ — ТАА

и-РНК: УУУ — УУГ —
ГУА — УЦУ — ЦУЦ — УУЦ — АУУ

Белок: фен — лей —
вал — сер — лей — фен — лей -в
норме.

После происхождения
мутации

ДНК: ААА — ААЦ — ЦАА
— ТАА — ГАГ — АГА — АГТ — АТА

и-РНК: УУУ — УУГ —
ГГУ — АУУ — ЦУЦ — УЦУ — УЦА — УАУ

Белок:
фен — лей — гли — илей — лей — сер — сер — тир
-измененный белок

Таким образом,
длина первичной структуры белковой
молекулы стала больше на одну аминокислоту
и изменилась последовательность
аминокислот в белковой молекуле.

4.Определение количественного соотношения нуклеотидов, входящих в днк и рнк.

Пример
1: в составе
фрагмента ДНК обнаружено 1020 нуклеотидов,
из которых 120 нуклеотидов представляют
собой неинформативные последовательности,
то есть интроны.

Определить:

а)Какова длина
первоначальной и-РНК?

б)Какова длина
матричной РНК?

в)Сколько аминокислот
входит в состав синтезируемого
полипептида?

Решение.:

а)Длина про-и-РНК
равна 3,4Å х1020=3468 Å

б

)Длина
матричной РНК будет короче, так как во
время процессинга из первоначальной
и-РНК будет удалены неинформативные
участки, т.е. интроны, поэтому длина
м-РНК составит 3,4Å х (1020-120)=3,4Å х 900= 3060Å

в) Определяем
количество аминокислот в белке, учитывая
триплетность кода: 900 : 3 = 300 триплетов
кодируют 300 аминокислот.

Пример
2: масса
фрагмента ДНК составляет 81000. Из общего
числа нуклеотидов на долю адениновых
нуклеотидов приходится 70. Определить
количество гуаниновых, цитозиновых и
тиминовых нуклеотидов в отдельности.
Какова длина этого фрагмента ДНК?

Решение:
во- первых,
определяем общее число нуклеотидов,
входящих в состав ДНК. Если принять, что
масса одного нуклеотида равна 300, то их
число будет равно 81000 : 300= 270.Согласно
правилу комплементарности количество
адениновых нуклеотидов равно количеству
тиминовых, то есть 70. Следовательно, на
долю гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов
вместе будет приходиться 270- 140= 130
нуклеотидов

Длина
фрагмента ДНК будет равна 3,4Å х 135 пар
нуклеотидов, (3,4Å х 135=459Å), так как мы при
решении задачи исходили из принципа
комплементарности нуклеотидов, т.е речь
вели о двухцепочечной ДНК.

Пример
3: в и-РНК
находится 90 гуаниновых нуклеотидов,28%
адениновых, 20% урациловых и 22% цитозиновых.
Каково число аминокислот закодировано
в этой и-РНК, и какова масса закодированного
полипептида, если масса одной аминокислоты
равна 110? Чему равна масса, длина и
соотношение нуклеотидов в двухцепочечной
ДНК, с одной из цепей которой снималась
данная и-РНК?

Решение:
начнем
решение задачи с подсчета общего процента
известных нуклеотидов и-РНК: 28% А + 20%У +
22% Ц = 70%. Отсюда следует, что на долю 90
гуаниновых нуклеотидов приходится 100%
— 70% = 30%. С помощью уравнения можно
определить число остальных нуклеотидов
и-РНК. Число адениновых
нуклеотидов будет равна (90 х 28%) : 30% =
84, урациловых –

(90
х 20%) : 30% = 60, цитозиновых — (90 х 22%): 30% = 66.
Значит в и-РНК всего 300 нуклеотидов
(90+84+60+66). Ее длина составит 3,4 Å х 300 = 1020
Å, а масса-300 х 300 = 90000.

Исходя из триплетности
кода в данной и-РНК закодировано 300:3=100
аминокислот, а, следовательно, масса
полипептида будет 110 х 100=11000.

Что
касается двухцепочечной ДНК, с одной
из цепей которой снималась и-РНК, то ее
длина будет такой же, как и у и-РНК(1020
Å), а число нуклеотидов в ней и их масса
будет в два раза больше, то есть число
нуклеотидов равно 600 (300 х 2), а их масса
составит 18000 (300 х 600).

Соотношение
нуклеотидов двухцепочечной ДНК будет
иным по сравнению с и- РНК:

и-РНК	ДНК
А — 28%	14% — Т — А — 14%	Ответ
У — 20%	10% — А — Т — 10%	Т=А=24%
Ц — 22%	11% — Г — Ц — 11%	Ц=Г=26%
Г — 30%	15% — Ц — Г — 15%

Находим
численное соотношение нуклеотидов в
двухцепочечной ДНК: тимина и аденина
будет по 144 нуклеотидов (600х24%:100%=144), а
гуанина и цитозина будет по 156 нуклеотидов
(600х26%:100%=156).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

АЛГОРИТМ
ФОРМИРОВАНИЯ УМЕНИЙ

ИСПОЛЬЗОВАТЬ
ЗНАНИЯ ПРИ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ

Одним
из важных задач школьного курса «Биология» является формирование у учащихся
общеучебных и специальных умений. Умение решать задачи — один из объективных
критериев оценки глубины усвоения материала.

Практическое
применение полученных знаний при решении задач способствует развитию
логического мышления, творческой, аналитическом подходе к решению поставленного
вопроса или проблемы в целом, что особенно важно для будущих работников
современных отраслей производства, сельского хозяйства, медицины.

Представленный
материал предназначен для учителей биологии, старшеклассников, абитуриентов.

единицы
измерения

В
биологии используются основные и производные единицы международной системы
единиц : длины, массы, энергии, работы, теплоты и т.д..

Единицы длины — метр (м).1 м = 10 дм = 100
см = мк = нм, 1 нм = м.

Единицы массы — килограмма (кг).1 кг = г
(г); 1 г = нг (нанограммов);

1 Дальтон — единица молекулярной массы,
равной массе атома водорода.

Единица энергии, работы и количества
теплоты — джоуль (Дж).

1 Дж = эрг = 0,2388 кал; 1 кал = 4,1868
Дж.

В процессе решения любой задачи выделяют
определенные этапы.

Анализ задачи.
Внимательно прочитайте содержание задачи, осмыслите ее и определите:

 к какому разделу или теме относится
задача,

 найдите, что дано и что необходимо
найти.

1. Сокращенная запись условия.

 С помощью условных обозначений коротко
запищит, что дано и что нужно найти (как на уроках химии или физики).

 Подумайте, какие из постоянных известных
вам величин можно использовать при решении задачи, запишите их.

2. Оформление записи задачи.

Место, что осталось после короткого записи
условия задачи, условно разделите на две части. В левой части запишите данные,
которые вы будете использовать, в правой — решение. Действий в задаче может
быть несколько. Записывайте их так: 1) …; 2) …; 3) … и т.д.

3. Решение задачи.

 Решайте задачу поэтапно.

 На каждом этапе кратко сформулируйте
вопрос.

 Тщательно проверяйте результаты
расчетов.

 Проверьте всю ли информацию из условия
задачи использовали.

 При необходимости выберите другой способ
решения.

4. Завершающий этап.

Проверьте правильность решения в целом,
сформулируйте и запишите окончательный ответ.

Примеры решения задач на
молекулярные основы НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

При
решении таких задач необходимо помнить, что:

•
длина одного нуклеотида, или расстояние между двумя соседними вдоль оси ДНК,
составляет 0,34 нм;

•
средняя молекулярная масса одного нуклеотида 345 условных единиц;

•
средняя молекулярная масса одной аминокислоты равна 100 условных единиц;

•
молекула белка в среднем состоит из 200 аминокислот;

•
каждую аминокислоту в белковой молекуле кодирует триплет нуклеотидов
и-РНК (во время трансляции);

•
для определения длины гена (l) учитывают количество нуклеотидов, которая
содержится в одной цепи ДНК;

•
для определения молекулярной массы гена (Mr) учитывают количество нуклеотидов,
содержится в двух цепях ДНК;

•
трансляция осуществляется согласно генетическим кодом;

•
для всех ДНК выполняется правило Чаргаффа: А = Т; Г = Ц;

•
А + Г = Т + Ц (содержание пуриновых азотистых оснований — аденина и гуанина —
равна содержания пиримидиновых азотистых оснований — тимина и цитозина);

•
сумма всех нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК (А + Т + Г + Ц или А + В + Г + Ц)
составляет 100%.

Задача
1.

На
фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности,
показанной ниже.

…
АГТАЦГГЦАТГТАГЦ …

1.
Нарисуйте схему структуры двухцепочечной молекулы ДНК.

2.
Какова длина в нанометрах этого фрагмента?

3.
Какова масса двухцепной фрагмента?

решение

1.
Руководствуясь свойством ДНК, способностью к самовоспроизведению (репликации),
в основе которого лежит комплиментарность, запишем схему двухцепочечной ДНК:

ДНК:

А Г Т -А Ц Г -Г Ц А -Т Г Ц -А Г Ц-

Т Ц А — Т Г Ц — Ц Г Т — А Ц Д — Т Ц Г —

2.
Длина одного нуклеотида, или расстояние между двумя соседними вдоль оси ДНК,
составляет 0,34 нм. Длина двухцепочечной фрагмента равна длине одной цепи.

L = 15 х 0,34 = 5,1 (нм) (15
— количество нуклеотидов в одной цепи).

3.
Средняя молекулярная масса одного нуклеотида 345 условных единиц, молекулярная
масса фрагмента ДНК:

Мr
= 345 х 15 = 5175 (а.о.м) (30 — количество нуклеотидов в двух цепях).

Ответ.
Вторая цепь фрагмента ДНК имеет следующую структуру: ТЦА — ТГЦ — ЦГТ — АЦГ —
ТЦГ; длина фрагмента ДНК — 5,1 нм; молекулярная масса фрагмента ДНК — 5175
а.е.м.

Задача
2.

Фрагмент
первой цепи ДНК имеет такую нуклеотидную последовательность: ТАЦАГАТГГАГТЦГЦ.
Определите последовательность мономеров белка, закодированного фрагментом
второй цепи ДНК.

решение

ДНК:
— ТАЦ — АГА — ТГГ — АГТ — ЦГЦ-

       
— АТГ — ТЦТ — АЦЦ — ТЦА — ГЦГ-

иРНК:
— УАЦ — АГА — УГГ — АГУ — ЦГЦ-

Белок:
— тир — арг — трип — ср — арг-

Ответ.
Последовательность мономеров белка: тирозин — аргинин — триптофан — серин —
аргинин.

Задача
3.

Фрагмент
цепи А белка нормального гемоглобина состоит из 7 аминокислот, расположенных в
следующей последовательности:

вал
— лей — лей — трет — о — ГЛН — лез.

1.
Какое строение фрагмента иРНК, что является матрицей для синтеза этого
фрагмента молекулы гемоглобина?

2.
Какое строение фрагмента ДНК, кодирующего данную иРНК?

Решение

 Белок:
 вал — лей — лей — трет — о — глу — лез

иРНК:
ГУУ — УУА — УУА — АЦУ — ЦЦУ — ЦАА — ААА

ДНК:
ЦАА — ААТ — ААТ — ТГА — ГГА — ДНС — ТТТ

         
 ГТТ   ТТА    ТТА    АЦТ    ЦЦТ  ЦАА   ААА

Задача 4.

Биохимический
анализ показал, что иРНК имеет 30% аденина, 18% гуанина и 20% урацила.
Определите долю (в%) каждого нуклеотида в соответствующем фрагменте
двухцепочечной ДНК?

решение

дано:

А  
= 30%;

Г  
= 18%;

У  
= 20%.

Определяем
процент цитозинових нуклеотидов в данной иРНК:

       
= 100% — (+) =

      
= 100% — (30% + 20% + 18%) = 32%.

Определяем
процент адениновых и тиминових нуклеотидов (отдельно) во фрагменте ДНК:

       
= (+): 2 = (30% + 20%): 2 = 25%.

Определяем
процент гуанинових и цитозиновог нуклеотидов (отдельно) во фрагменте ДНК:

   
= (+): 2 = (18% + 32%): 2 = 25%.

Ответ.
Доля каждого нуклеотида в соответствующем фрагменте двухцепочечной ДНК
составляет 25%.

Задача 5.

Белок
состоит из 124 аминолислот. Сравните относительные молекулярные массы белка и
гена, который его кодирует.

дано:

Состав
белка — 124 аминокислоты;

Мr
(аминокислоты) = 100;

Мr
(нуклеотида) = 345.

Мr
(гена) -? Мr (белка) -?

решение

1).
Определяем относительную молекулярную массу белка:

124
х 100 = 12400.

2).
Определяем количество нуклеотидов в составе гена, кодирующего данный белок: 124
х 3 х 2 = 744 (нуклеотиды).

3).
Определяем относительную молекулярную массу гена:

744
х 345 = 256680.

4).
Определяем, во сколько раз ген тяжелее белок:

256680:
12400 = 20,7 (раза).

Ответ.
Относительная
молекулярная масса гена в 20,7 раза больше, чем кодированного белка.

Задача 6.

 Гормон
роста человека (соматотропин) — белок, содержащий 191 аминокислоту. Сколько
кодируя нуклеотидов и триплетов входит в состав гена соматотропина?

решение

Одну
аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, следовательно, в состав гена
соматотропного входит 191 триплет.

191
х 3 = 573 (нуклеотиды) — одна цепь;

573
х 2 = 1146 (нуклеотидов) — обе цепи.

Ответ. В состав гена
соматотропного входит 191 триплет, содержащий 1146 нуклеотидов (обе цепи гена).

Задача 7.

У
больного синдром Фанкони (нарушение образования костной ткани) с мочой
выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты иРНК: АУА,
ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ. Определите, какие аминокислоты выделяются с
мочой у больных синдромом Фанкони (см. Таблица «Генетический код»).

решение

Аминокислоты:
илей, вал, мет, сер, лей, тир, вал, илей.

Ответ. У больных синдромом
Фанкони выделяются с мочой такие аминокислоты: изолейцин, валин, метионин,
серин, лейцин, тирозин.

Экзон-интронная ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА

Большинство
структурных генов эукариот (участки ДНК) внутренне неоднородно. Они состоят из
экзонных (информативных) и интронных (без информационной) фрагментов.

При
транскрипции в ядре сначала синтезируется про-иРНК (незрелая), которая имеет в
себе как экзоны, так и интроны. Далее с помощью комплекса ферментов без
информационной участки вырезаются и разрушаются, а информативные соединяются в
новый полинуклеотидний цепь — зрелую иРНК. Механизм созревания иРНК в ядре
называется сплайсингом.

Задача 1.

Фрагмент
цепи молекулы ДНК содержит 1100 нуклеотидов, из них 100, 120, и 130 нуклеотидов
образуют интронная участка. Определите, сколько аминокислот кодирует этот
фрагмент ДНК:

дано:

N
(ДНК нуклеотидов) — 1100;

N
(интронных нуклеотидов) — 100, 120, 130.

N (аминокислот)
-?

решение:

1).
100 + 120 + 130 = 350 (количество нуклеотидов, образующих интронная участка);

2).
1100 — 350 = 750 (количество нуклеотидов, образующих экзонных участка);

3).
750: 3 = 250 (аминокислотных остатков).

Ответ. Этот фрагмент ДНК кодирует
250 аминокислот.

Задача 2.

Структурный
ген (фрагмент молекулы ДНК) содержит 384 цитозинових нуклеотидов, составляет
20% от их общего количества. В экзонных участках этого гена закодировано белок,
состоящий из 120 аминокислотных остатков.

1.
Какой нуклеотидный состав гена?

2.
Какая относительная молекулярная масса интронных участков гена?

3.
Насколько зрелая иРНК короче про-иРНК?

дано:

N
(Ц нуклеотидов) — 384 (20%);

N
(аминокислот в белке) — 120;

L
(нуклеотида) — 0,34 нм;

Мr
(нуклеотида) — 345.

1.
Нуклеотидный состав гена -?

2.
Мr (интронных участков гена) -?

3.
Насколько зрелая иРНК короче про-иРНК -?

решение

1.
Определяем общее количество нуклеотидов в фрагменте ДНК. Поскольку на цитозин
нуклеотиды приходится 20% от их количества, то общее количество нуклеотидов
составляет:

384
нуклеотидов — 20%;

Х
нуклеотидов — 100%;

Х
= 1920 (нуклеотидов);

По
принципу комплиментарности:

Г
= Ц = 384 нуклеотиды = 20%. Отсюда: А = Т = 30%.

384
нуклеотиды — 20%;

Х
нуклеотидов — 30%; х = 576 9нуклеотидив);

А
= Т 576 нуклеотидов.

2.
Находим количество нуклеотидов в экзонных участках гена:

120
3 х 2 = 720 (нуклеотидов).

      
Находим количество нуклеотидов в интронных участках гена:

1920
— 720 = 1200 (нуклеотидов).

Находим
относительную молекулярную массу интронных участков гена:

Mr
(интро. Участков гена) = 1200 х 345 = 414000.

3.
Длина молекулы про-иРНК равна длине структурного гена:

l
(о-иРНК) = (384 + 576) х 0,34 = 326,4 (нм).

Зрелая
иРНК состоит только из информативной части. Ее длина составляет:

l
(зрелой РНК) = 120 х 3 х 0,34 = 122,4 (нм).

Разница
в длине о-иРНК и зрелой иРНК составляет:

326,4
нм — 122,4 нм = 204 нм.

Ответ. 1. Ген содержит по 576
адениновых и тиминових нуклеотидов, и по 384 гуанинових и цитозинових
нуклеотиды. 2. Относительная молекулярная масса интронных участков гена — 414
000. 3. Разница в длине между про- иРНК и зрелой иРНК — 204 нм.

литература:

1.
Барна Иван Общая биология. Сборник задач. — Киев: Издательство «Ранок», 2009 —
736 с.

2.
Биология: Справочник для абитуриентов и школьников общеобразовательных учебных
заведений: Учебно-методическое пособие. — 2-е издание. — К .: Литере ЛТД, 2009.
— 656 с.

3.
Овчинников С.А. Сборник задач и упражнений по общей биологии: Учебное пособие.
— Донецк: Третье тысячелетие, 2002. — 128 с.

4.
Биология. Словарь-справочник .: Учеб. Пособие / /Авт.-сост .: В.П. Попович,
Т.А. Сало, Л.В. Деревинская. — М .: Страна грез, 2006. — 112 с.

Темы «Молекулярная биология» и «Генетика» – наиболее интересные и сложные темы в курсе «Общая биология». Эти темы изучаются и в 9-х, и в 11­х классах, но времени на отработку умения решать задачи в программе явно недостаточно. Однако умение решать задачи по генетике и молекулярной биологии предусмотрено Стандартом биологического образования, а также  такие задачи входят в состав КИМ ЕГЭ.

Для  решения задач по молекулярной биологии  необходимо владеть следующими биологическими понятиями: виды нуклеиновых  кислот,строение ДНК,  репликация ДНК , функции ДНК, строение  и функции РНК, генетический код, свойства генетического кода,мутация.

Типовые задачи знакомят с основными приемами рассуждений в генетике, а «сюжетные»– полнее раскрывают и иллюстрируют особенности этой науки, делая ее интересной и привлекательной для учащихся. Подобранные задачи характеризуют генетику как точную науку, использующую математические методы анализа. Решение задач в биологии требует умения анализировать фактический материал, логически думать и рассуждать , а также определенной изобретательности при решении особенно трудных  и запутанных задач.

Для закрепления теоретического материала по способам и приемам  решения задач предлагаются задачи для самостоятельного решения, а также вопросы для самоконтроля.

Примеры решения задач

Необходимые пояснения:

• Один шаг это полный виток спирали ДНК–поворот на 360^o
• 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
• Молекулярная масса одной аминокислоты – 120 г/мол
• В молекуле ДНК: А+Г=Т+Ц (Правило Чаргаффа: ∑(А) = ∑(Т), ∑(Г) = ∑(Ц), ∑(А+Г) =∑(Т+Ц)
• 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.
• В среднем один белок содержит 400 аминокислот;
• вычисление молекулярной массы белка:

где М_min – минимальная молекулярная масса белка,
а – атомная или молекулярная масса компонента,
в – процентное содержание компонента.

Задача № 1.Одна из цепочек  ДНК имеет последовательность нуклеотидов : АГТ  АЦЦ  ГАТ  АЦТ  ЦГА  ТТТ  АЦГ  … Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка ДНК той же молекулы. Для наглядности  можно использовать  магнитную «азбуку» ДНК (прием автора статьи) .
Решение: по принципу комплементарности достраиваем вторую цепочку (А-Т,Г-Ц) .Она выглядит следующим образом: ТЦА  ТГГ  ЦТА   ТГА  ГЦТ  ААА  ТГЦ.

Задача № 2. Последовательность нуклеотидов в начале гена, хранящего информацию о белке инсулине, начинается так: ААА  ЦАЦ  ЦТГ  ЦТТ  ГТА  ГАЦ. Напишите последовательности аминокислот, которой начинается цепь инсулина.
Решение: Задание выполняется с помощью таблицы генетического кода, в которой нуклеотиды в иРНК (в скобках – в исходной ДНК) соответствуют аминокислотным остаткам.

Задача № 3. Большая из двух цепей белка инсулина имеет (так называемая цепь В) начинается со следующих аминокислот : фенилаланин-валин-аспарагин-глутаминовая кислота-гистидин-лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК,  хранящего информацию об этом белке.

Решение (для удобства используем табличную форму записи решения): т.к. одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, точную структуру и-РНК  и участка  ДНКопределить невозможно, структура может варьировать. Используя принцип комплементарности  и таблицу генетического кода получаем один из вариантов:

Цепь белка	Фен	Вал	Асн	Глу	Гис	Лей
и-РНК	УУУ	ГУУ	ААУ	ГАА	ЦАЦ	УУА
ДНК	1-я цепь	ААА	ЦАА	ТТА	ЦТТ	ГТГ	ААТ
2-я цепь	ТТТ	ГТТ	ААТ	ГАА	ЦАЦ	ТТА

Задача № 4. Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: ЦГГ  ЦГЦ  ТЦА  ААА  ТЦГ  …  Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении  белка удаление из гена четвертого нуклеотида?

Решение (для удобства используем табличную форму записи решения): Используя принцип комплементарности  и таблицу генетического кода получаем:

Цепь ДНК	ЦГГ	ЦГЦ	ТЦА	ААА	ТЦГ
и -РНК	ГЦЦ	ГЦГ	АГУ	УУУ	АГЦ
Аминокислоты цепи белка	Ала-Ала-Сер-Фен-Сер

При удалении из гена четвертого нуклеотида – Ц произойдут заметные изменения – уменьшится количество и состав аминокислот в  белке:

Цепь ДНК	ЦГГ	ГЦТ	ЦАА	ААТ	ЦГ
и -РНК	ГЦЦ	ЦГА	ГУУ	УУА	ГЦ
Аминокислоты цепи белка	Ала-Арг-Вал-Лей-

Задача № 5. Вирусом табачной мозаики (РНК-содержащий вирус) синтезируется участок белка с аминокислотной последовательностью: Ала – Тре – Сер – Глу – Мет-. Под действием азотистой кислоты (мутагенный фактор) цитозин в результате дезаминирова ния превращается в урацил. Какое строение будет иметь участок белка вируса табачной мозаики,  если все цитидиловые нуклеотиды  подвергнутся указанному химическому превращению?

Решение (для удобства используем табличную форму записи решения): Используя принцип комплементарности  и таблицу генетического кода получаем  :

Аминокислоты цепи белка (исходная)	Ала – Тре – Сер – Глу – Мет-
и -РНК (исходная)	ГЦУ	АЦГ	АГУ	ГАГ	АУГ
и -РНК (дезаминированная)	ГУУ	АУГ	АГУ	ГАГ	АУГ
Аминокислоты цепи белка (дезаминированная)	Вал – Мет – Сер – Глу – Мет-

Задача № 6. При  синдроме Фанкоми (нарушение образования костной ткани)  у больного с мочой выделяются аминокислоты , которым соответствуют кодоны в и -РНК : АУА   ГУЦ  АУГ  УЦА  УУГ  ГУУ  АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно  для синдрома Фанкоми, если у здорового человека в моче содержатся аминокислоты аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин.

Решение (для удобства используем табличную форму записи решения): Используя принцип комплементарности  и таблицу генетического кода получаем:

и -РНК	АУА	ГУЦ	АУГ	УЦА	УУГ	ГУУ	АУУ
Аминокислоты цепи белка (больного человека)	Изе-Вал-Мет-Сер-Лей-Вал-Иле
Аминокислоты цепи белка (здорового человека)	Ала-Сер-Глу-Гли

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

Задача № 7. Цепь А инсулина быка в 8-м звене содержит аланин, а лошади – треонин, в 9-м звене соответственно серин и глицин. Что можно сказать о происхождении инсулинов?

Решение (для удобства  сравнения используем табличную форму записи решения): Посмотрим, какими триплетами в и-РНК кодируются упомянутые в условии задачи аминокислоты.

Организм	Бык	Лошадь
8-е звено	Ала	Тре
и- РНК	ГЦУ	АЦУ
9-е звено	Сер	Гли
и- РНК	АГУ	ГГУ

Т.к. аминокислоты кодируются  разными триплетами, взяты триплеты, минимално отличающиеся друг от друга. В данном случае  у лошади и быка в 8-м и 9-м звеньях  изменены аминокислоты в результате замены первых нуклеотидов в триплетах и -РНК : гуанин заменен на аденин ( или наоборот). В двухцепочечной ДНК  это будет равноценно замене пары Ц-Г  на  Т-А (или наоборот).
Следовательно, отличия цепей А инсулина быка и  лошади обусловлены транзициями в участке молекулы ДНК, кодирующей 8-е и 9-е звенья цепи А инсулинов быка и лошади.

Задача № 7 . Исследования показали, что в и- РНК содержится 34% гуанина,18% урацила, 28% цитозина и 20% аденина.Определите процентный состав  азотистых оснваний в участке ДНК, являющейся матрицей для данной и-РНК.
Решение (для удобства   используем табличную форму записи решения): Процентное соотношение азотистых оснований высчитываем исходя из принципа комплементарности:

и-РНК	Г	У	Ц	А
34%	18%	28%	20%
ДНК (смысловая цепь, считываемая)	Г	А	Ц	Т
28%	18%	34%	20%
ДНК (антисмысловая цепь)	Г	А	Ц	Т
34%	20%	28%	18%

Суммарно  А+Т  и Г+Ц в смысловой цепи будут составлять: А+Т=18%+20%=38%  ; Г+Ц=28%+34%=62%. В антисмысловой (некодируемой) цепи суммарные показатели будут такими же , только процент отдельных оснований будет обратный: А+Т=20%+18%=38%  ; Г+Ц=34%+28%=62%. В обеих же цепях в парах комплиментарных оснований будет поровну, т.е аденина и тимина – по 19%, гуанина и цитозина по 31%.

Задача № 8.  На фрагменте одной нити ДНК нуклеотиды расположены в последователь ности:  А–А–Г–Т–Ц–Т–А–Ц–Г–Т–А–Т. Определите процентное содержание всех нукле отидов в этом фрагменте ДНК и длину гена.

Решение:

1) достраиваем вторую нить (по принципу комплементарности)

2) ∑(А +Т+Ц+Г) = 24,из них ∑(А) = 8 = ∑(Т)

24 – 100%	=> х = 33,4%
8 – х%

24 – 100%	=>  х = 16,6%
4 –  х%

∑(Г) = 4 = ∑(Ц) 

  
3) молекула ДНК двуцепочечная, поэтому длина гена равна длине одной цепи:

12 × 0,34 = 4,08 нм

Задача № 9. В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 18%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.

Решение:

1) т.к. Ц = 18%, то и Г = 18%;
2) на долю А+Т приходится 100% – (18% +18%) = 64%, т.е. по 32%

Задача № 10. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуанидиловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определите: а) сколько других нуклеотидов в этой ДНК? б) какова длина этого фрагмента?

Решение:

1) ∑(Г) = ∑(Ц)= 880 (это 22%); На долю других нуклеотидов приходится 100% – (22%+22%)= 56%, т.е. по 28%; Для вычисления количества этих нуклеотидов составляем пропорцию:

22% – 880
28% – х, отсюда х = 1120

2) для определения длины ДНК нужно узнать, сколько всего нуклеотидов содержится в 1 цепи:

(880 + 880 + 1120 + 1120) : 2 = 2000
2000 × 0,34 = 680 (нм)

Задача № 11. Дана молекула ДНК с относительной  молекулярной массой 69 000, из них 8625 приходится на долю адениловых нуклеотидов. Найдите количество всех нуклеотидов в этой ДНК. Определите длину этого фрагмента.

Решение:

1) 69 000 : 345 = 200 (нуклеотидов в ДНК), 8625 : 345 = 25 (адениловых нуклеотидов в этой ДНК),∑(Г+Ц) = 200 – (25+25)= 150, т.е. их по 75;
2) 200 нуклеотидов в двух цепях, значит в одной – 100. 100 × 0,34 = 34 (нм)

Задача № 12. Что тяжелее: белок или его ген?

Решение: Пусть х – количество аминокислот в белке, тогда масса этого белка – 120х, количество нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок, – 3х, масса этого гена – 345 × 3х.  120х < 345 × 3х, значит ген тяжелее белка.

Задачи для самостоятельной работы

1. Молекула ДНК распалась на две цепочки. одна из них имеет строение : ТАГ  АЦТ  ГГТ  АЦА  ЦГТ  ГГТ  ГАТ  ТЦА … Какое строение будет иметь  вторая молекула ДНК ,когда указанная цепочка достроится до полной двухцепочечной молекулы ?
2. Полипептидная цепь одного белка животных имеет следующее начало : лизин-глутамин-треонин-аланин-аланин-аланин-лизин-… С какой последовательности нуклеотидов начинается ген, соответствующий этому белку?
3. Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: глутамин-фенилаланин-лейцин-тирозин-аргинин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК.
4. Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: глицин-тирозин-аргинин-аланин-цистеин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК.
5. Одна из цепей рибонуклеазы (фермента поджелудочной железы) состоит из 16 аминокислот: Глу-Гли-асп-Про-Тир-Вал-Про-Вал-Про-Вал-Гис-фен-Фен-Асн-Ала-Сер-Вал. Определите  структуру участка ДНК , кодирующего эту часть рибонуклеазы.
6. Фрагмент гена ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ГТЦ  ЦТА  АЦЦ  ГГА  ТТТ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.
7. Фрагмент гена ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТЦГ  ГТЦ  ААЦ  ТТА  ГЦТ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.
8. Фрагмент гена ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТГГ  АЦА  ГГТ  ТТЦ  ГТА. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.
9. Определите порядок следования аминокислот в участке молекулы белка, если известно, что он кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: ТГА  ТГЦ   ГТТ  ТАТ  ГЦГ  ЦЦЦ. Как изменится  белок , если химическим путем будут удалены 9-й и 13-й нуклеотиды?
10. Кодирующая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТАГ  ЦГТ  ТТЦ  ТЦГ  ГТА. Как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение шестого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.
11. Кодирующая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТАГ  ТТЦ  ТЦГ  АГА. Как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение восьмого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.
12. Под воздействием мутагенных факторов во фрагменте гена: ЦАТ  ТАГ  ГТА  ЦГТ  ТЦГ произошла замена второго триплета на триплет АТА. Объясните, как изменится структура молекулы белка.
13. Под воздействием мутагенных факторов во фрагменте гена: АГА  ТАГ  ГТА  ЦГТ  ТЦГ произошла замена четвёртого триплета на триплет АЦЦ. Объясните, как изменится структура молекулы белка.
14. Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГЦА  УГУ  АГЦ  ААГ  ЦГЦ. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка и её молекулярную массу.
15. Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГАГ  ЦЦА  ААУ  АЦУ  УУА. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка и её молекулярную массу.
16. Ген ДНК включает 450пар нуклеотидов. Какова длина, молекулярная масса гена и сколько аминокислот закодировано в нём?
17. Сколько нуклеотидов содержит ген ДНК, если в нем закодировано 135 аминокислот. Какова молекулярная масса данного гена и его длина?
18. Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующую структуру: ГГТ АЦГ АТГ ТЦА АГА. Определите первичную структуру белка, закодированного в этой цепи, количество (%) различных видов нуклеотидов в двух цепях фрагмента и его длину.
19. Какова молекулярная масса гена и его длина, если в нем закодирован белок с молекулярной массой 1500 г/моль?
20. Какова молекулярная масса гена и его длина, если в нем закодирован белок с молекулярной массой 42000 г/моль?
21. В состав белковой молекулы входит 125 аминокислот. Определите количество нуклеотидов в и-РНК и гене ДНК, а также количества молекул т-РНК принявших участие в синтезе данного белка.
22. В состав белковой молекулы входит 204 аминокислоты. Определите количество нуклеотидов в и-РНК и гене ДНК, а также количества молекул т-РНК принявших участие в синтезе данного белка.
23. 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.
24. В синтезе белковой молекулы приняли участие 128 молекул   т-РНК. Определите число нуклеотидов в и-РНК, гене ДНК и количество аминокислот в синтезированной молекуле белка.
25. Фрагмент цепи и-РНК имеет следующую последовательность: ГГГ  УГГ  УАУ  ЦЦЦ  ААЦ  УГУ. Определите, последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны т-РНК, и последовательность аминокислот соответствующая фрагменту гена ДНК.
26. Фрагмент цепи и-РНК имеет следующую последовательность: ГУУ  ГАА  ЦЦГ  УАУ  ГЦУ. Определите, последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны т-РНК, и последовательность аминокислот соответствующая фрагменту гена ДНК.
27. В молекуле и-РНК содержится 13% адениловых, 27% гуаниловых и 39% урациловых нуклеотидов. Определите соотношение всех видов  нуклеотидов в ДНК, с которой была транскрибирована данная и-РНК.
28. В молекуле и-РНК содержится 21% цитидиловых, 17% гуаниловых и 40% урациловых нуклеотидов. Определите соотношение всех видов  нуклеотидов в ДНК, с которой была транскрибирована данная и-РНК
29. Молекула и-РНК содержит 21% гуаниловых нуклеотидов, сколько цитидиловых нуклеотидов содержится в кодирующей цепи участка ДНК?
30. Если в цепи молекулы ДНК, с которой транскрибирована генетическая информация, содержалось 11% адениловых нуклеотидов, сколько урациловых нуклеотидов будет содержаться в соответствующем ему отрезке и-РНК?

Используемая литература.

1. Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы–М.: ООО «Издательство Оникс»:»Издательство.»Мир и Образование», 2008г.
2. Воробьев О.В. Уроки биологии с применением информационных технологий .10 класс. Методическое пособие с электронным приложением–М.:Планета,2012г.
3. Чередниченко И.П. Биология. Интерактивные дидактические материалы.6-11 класс. Методическое пособие с электронным интерактивным приложением. – М.:Планета,2012г.
4. Интернет-ссылки:
5. http://ru.convdocs.org/download/docs-8406/8406.doc
6. https://bio.1sept.ru/articles/2009/06