Определение средней длины и средней молекулярной массы ДНК
Вычисление длины и молекулярной массы ДНК
Задача 103.
Вычислите массу (в граммах) двойной спирали ДНК, имеющей длину, равную расстоянию от Земли до Луны (384 000 км).
Решение:
молекулярная масса одного нуклеотида – 345 г/моль;
один шаг это полный виток спирали ДНК – поворот на 360 0С;
один шаг составляют 10 пар нуклеотидов;
длина одного шага – 3,4 нм;
расстояние между двумя нуклеотидами – 0,34 нм;
в 1 м = 109 нм;
в 1 км = 1011 нм;
384 000 = 384 • 1014 нм.
Тогда
Количество нуклеотидов в одной спирали ДНК будет составлять:
количество нуклеотидов = (384 • 1014)/ 0,34 = 1,1294118e+17 шт.
масса 1 спирали ДНК будет сотавлять:
масса спирали ДНК = (1,1294118e+17) • 345 = 3,8964706e+19 г.
Отсюда
Масса ДНК = (3,8964706e+19) • 2 = 7,7929412e+19 г.
Ответ: 7,7929412e+19 г.
Задача 104.
В молекуле ДНК 30% гуаниловых нуклеотидов. Определите процентное содержание Ц, Т, А и длину молекулы ДНК, если в ней всего 600 нуклеотидов.
Решение:
В соответствии с принципом комплементарности количество Г равно количеству Ц, т.е. Г = Ц = 30%. Тогда их совместное количество: Г + Ц = 60%, а количество
А + Т = 100 — 60 = 40%, а в отдельности А = Т = 40 : 2 = 20%. Длина молекулы ДНК определяется количеством нуклеотидов в одной цепи (т.е. количеством пар нуклеотидов) умноженным на длину нуклеотида. В ДНК 600 нуклеотидов (шт.) или 300 пар, расстояние между соседними парами 0,34 нм, следовательно длина молекулы ДНК будет:
300 х 0,34 = 102 нм.
Ответ: Г = 30%, Ц = 30%, А = 20%, Т = 20%; длина ДНК 102 нм.
Задача 105.
Вычислите среднюю длину (в нанометрах) и среднюю молекулярную массу генов, координирующих: а) тРНК (90 мононуклеотидных остатков); б) рибонуклеазу (124 аминокислотных остатка); в) миозин (1800 аминокислотных остатков).
Решение:
расстояние между двумя нуклеотидами – 0,34 нм;
молекулярная масса одного нуклеотида – 345 г/моль.
а) тРНК (90 мононуклеотидных остатков)
Ген, контролирующий тРНК, содержит в два раза больше мононуклеотидных остатков, значит, количество нуклеотидов будет 180 (90 • 2 = 180).
Тогда
Длина гена = 180 • 0,34 = 61,2 нм.
Средняя молекулярная масса гена = 180 • 345 = 62100 г/моль.
б) рибонуклеаза (124 аминокислотных остатка)
Каждую аминокислоту контролирует кодон, состоящий из трех нуклеотидов. Поэтому участок одной спирали ДНК будет состоять из 372 нуклеотидов (124 • 3 = 372), а ген, с учетом того, что ДНК состоит из двух спиралей, будет содержать 744 нуклеотида (372 • 2 = 744).
Тогда
Длина гена = 744 • 0,34 = 252,96 нм.
Средняя молекулярная масса гена = 744 • 345 = 256680 г/моль.
в) миозин (1800 аминокислотных остатков)
Каждую аминокислоту контролирует кодон, состоящий из трех нуклеотидов. Поэтому иРНК будет состоять из 5400 нуклеотидов (1800 • 3 = 5400), а ген, с учетом того, что ДНК состоит из двух спиралей, будет содержать 10800 нуклеотида (5400 • 2 = 10800).
Тогда
Длина гена = 10800 • 0,34 = 3672 нм.
Средняя молекулярная масса гена = 10800 • 345 = 3726000 г/моль.
Определение первичной структуры полипептида по кодирующей цепи ДНК
Задача 106.
На участке левой (условно) цепи ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: АТАГТТАААТТТАЦА. Какую первичную структуру имеет полипептид, если кодирующей является правая цепь ДНК? Что произойдет с белком, если выпадет пятый нуклеотид?
Решение:
1. Первичная структура белка
1-я цепь ДНК: АТАГТТАААТТТАЦА
2-я цепь ДНК: ТАТЦААТТТАААТГТ
иРНК: АУА ГУУ ААА УУУ АЦА
полипептид: Иле-Вал-Лиз-Фен-Тре
2. Первичная структура полипептида после выпадения 5-го нуклеотида
2-я цепь ДНК: ТАТ ЦАТ ТТА ААТ ГТ
иРНК: АУА ГУА ААУ УУА ЦА
полипептид: Иле-Вал-Асп-Лей
17.11.2014
Практикум «Решение задач по молекулярной биологии»
педагог дополнительного образования, методист
Практикум «Решение задач по молекулярной биологии» включает в себя теоретический материал, примеры решений задач с описанием и анализом по разделам «Нуклеиновые кислоты» и «Биосинтез белка», задачи для самостоятельного решения. Пособие предназначено для учащихся старших классов, учителей, педагогов дополнительного образования, абитуриентов медицинских, биологических, сельскохозяйственных ВУЗов и для подготовки к ЕГЭ по биологии.
Оценить
12794
Содержимое разработки
Министерство образования науки и молодежи республики Крым
Крымское республиканское внешкольное учебное заведение
«ЦЕНТР ЭКОЛОГО-НАТУРАЛИСТИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА УЧАЩЕЙСЯ МОЛОДЕЖИ»
Котляр И.В.
ПРАКТИКУМ
«РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО
МОЛЕКУЯРНОЙ БИОЛОГИИ»
Симферополь, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Нуклеиновые кислоты
Примеры решений задач
Задачи для самостоятельного решения
Биосинтез белка
Примеры решений задач
Задачи для самостоятельного решения
Ответы к задачам для самостоятельного решения
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Практикум «Решение задач по молекулярной биологии» включает в себя задачи по разделам «Нуклеиновые кислоты» и «Биосинтез белка», задачи на генные мутации и нацелен на обучение способам решения задач по молекулярной биологии для подготовки к государственной итоговой аттестации в формате ЕГЭ.
В начале каждого раздела содержатся краткие теоретические сведения, необходимые для освоения навыков решения задач по молекулярной биологии.
В каждом разделе рассмотрены способы решения наиболее типичных задач с подробным их описанием и анализом.
Так же в каждом разделе имеются задачи различного уровня сложности, которые дают возможность проверить уровень усвоения учебного материала.
Пособие предназначено для учащихся старших классов, учителей, педагогов дополнительного образования, абитуриентов медицинских, биологических, сельскохозяйственных ВУЗов и для подготовки к ЕГЭ по биологии.
Раздел 1. Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Они присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Различают 2 типа нуклеиновых кислот –ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК(рибонуклеиновая кислота). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пятиуглеродный сахардезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу. В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в метаболизме.
Нуклеотиды – сложные вещества, в состав каждого из них входит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты. Существует пять основных азотистых оснований: аденин, гуанин, урацил, тимин и цитозин.Названия нуклеотидов происходят от названия соответствующих азотистых оснований; и те и другие обозначаются заглавными буквами: аденин – аденилат (А), гуанин – гуанилат (Г), цитозин – цитидилат (Ц), тимин – тимидилат (Т), урацил – уридилат (У).
Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных, спирально закрученных относительно друг друга цепочек. В состав нуклеотидов молекулы ДНК входят четыре вида азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин и цитоцин.
Полинуклеотидная цепь ДНК закручена в виде спирали наподобие винтовой лестницы и соединена с другой, комплементарной ей цепью с помощью водородных связей, образующихся между аденином и тимином, а также гуанином и цитозином. Нуклеотиды А и Т, Г и Ц называются комплементарными.В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых – числу цитидиловых. Эта закономерность получила название «правило Чаргаффа». Благодаря этому свойству последовательность нуклеотидов в одной цепи определяет их последовательность в другой.
Строение молекул РНК во многом сходно со строением молекул ДНК. Однако имеется и ряд существенных отличий. В молекуле РНК вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов входит рибоза, вместо тимидилового нуклеотида (Т) – уридиловый (У). Главное отличие от ДНК состоит в том, что молекула РНК представляет собой одну цепь.
Некоторые параметры молекул ДНК и белка:
Один шаг – это полный виток спирали ДНК – поворот на 3600
Один шаг составляют 10 пар нуклеотидов
Длина одного шага – 3,4 нм
Расстояние между двумя нуклеотидами — 0,34 нм
Молекулярная масса одного нуклеотида — 345 г/моль
В молекуле ДНК: А+Г=Т+Ц (Правило Чаргаффа)
Комплементарность нуклеотидов: А=Т; Г=Ц
Цепи ДНК удерживаются водородными связями, которые образуются между комплементарными азотистыми основаниями: аденин с тимином соединяются 2 водородными связями, а гуанин с цитозином тремя.
Примеры решений задач
1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 3000 нуклеотидов, из них цитидиловых нуклеотидов 650. Определите длину данного фрагмента и количество адениловых, тимидиловых и гуаниловых нуклеотидов.
Решение:
Используя правило Чаргаффа (А = Т; Г = Ц), опредеяем количество адениловых, тимидиловых и гуаниловых нуклеотидов:
Ц = Г = 650
А + Т = 3000 – (Г + Ц) = 3000 – 1300 = 1700 нуклеотидов
А = Т = 1700:2 = 850
Определяем длину данного фрагмента ДНК. 3000 нуклеотидов содержится в двухцепочной молекуле ДНК, следовательно, в одной цепи ДНК – 1500 нуклеотидов. Расстояние между двумя нуклеотидами составляет 0,34 нм, отсюда:
1500 х 0,34 нм = 510 нм.
Ответ:А = 850; Т = 850; Г = 650.
Длинна данного фрагмента ДНК = 510 нм.
Длина участка молекулы ДНК составляет 272 нм, адениловых нуклеотидов в молекуле 31%. Определить молекулярную массу молекулы, процентное содержание других нуклеотидов.
Решение:
Зная расстояние между двумя соседними нуклеотидами и длину данного фрагмента ДНК, вычисляем количество нуклеотидов в одной цепи ДНК:
272 : 0,34 = 800 нуклеотидов. Следовательно, в двух цепях участка
ДНК содержится – 1600 нуклеотидов.
Зная молекулярную массу одного нуклеотида, вычисляем молекулярную массу данного фрагмента ДНК:
х 345 г/моль = 552000 г/моль.
Используя правило Чаргаффа, где А = Т, а Г = Ц, определяем процентное количество нуклеотидов:
А = Т = 31%
Г + Ц = 100% — (А + Т) = 100% — 62% = 38%
Г = Ц = 38% : 2 = 19%
Ответ:Молекулярная масса молекулы ДНК = 552000 г/моль; Т = 31%, Г = 19%, Ц = 19%.
Участок цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов АГЦГТТАЦГТАГ. Определите последовательность антикодонов т-РНК.
Решение:
Антикодоны т-РНК соответствуют кодонам и-РНК. Узнаем последовательность нуклеотидов в и-РНК, используя закон комплементарности:
ДНК А Г Ц Г Т Т А Ц Г Т А Г
и-РНК У Ц Г Ц А А У Г Ц А У Ц
Определяем антикодоны т-РНК:
и-РНК У Ц Г Ц А А У Г Ц А У Ц
т-РНК А Г Ц Г У У А Ц Г У А Г
Ответ: последовательность антикодонов в т-РНК – АГЦГУУАЦГУАГ.
Определите количество водородных связей во фрагменте ДНК: ГТЦАТГГАТАГТЦЦТАТ.
Решение:
Как известно, в двуцепочной молекуле ДНК, между комплементарными А – Т – две водородные связи, а между Г – Ц – три.
В данной цепи ДНК: ГТЦАТГГАТАГТЦЦТАТ, насчитывается 10 пар А – Т (Т – А) и 7 пар Ц – Г (Г – Ц). Подсчитываем количество водородных связей в данной молекуле ДНК:
(10 х 2) + (7 х 3) = 41 водородная связь.
Ответ:41 водородная связь.
Молекула ДНК состоит из 3500 нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.
Решение:
По условию задачи в данной молекуле ДНК содержится 3500 нуклеотидов, а значит 1750 пар. Полный виток спирали содержит 10 пар нуклеотидов.
1750 : 10 = 175 полных витков.
Ответ:Данная молекула ДНК содержит 175 полных витков спирали.
Задачи для самостоятельного решения:
1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 5250 нуклеотидов. Определите длину данного фрагмента ДНК.
Фрагмент молекулы ДНК состоит из 468 пар нуклеотидов. Определите длину данного фрагмента ДНК.
Фрагмент молекулы ДНК состоит из 640 пар нуклеотидов, из них тимидиловых нуклеотидов 325. Определите длину данного фрагмента и количество адениловых, гуаниловых и цитидиловых нуклеотидов.
Молекула ДНК состоит из 860 пар нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.
Молекула ДНК состоит из 1660 нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.
Длина участка молекулы ДНК составляет 850 нм. Определите количество нуклеотидов в одной цепи ДНК.
Длина участка молекулы ДНК составляет 544 нм. Определите количество нуклеотидов в ДНК.
В молекуле ДНК 35 % гуаниловых нуклеотидов. Определите количество цитидиловых нуклеотидов.
В молекуле ДНК 28 % тимидиловых нуклеотидов. Определите количество гуаниловых нуклеотидов.
В молекуле ДНК 17 % гуаниловых нуклеотидов. Определите количество адениловых, цитидиловых, тимидиловых нуклеотидов.
Фрагмент молекулы ДНК состоит из 2000 нуклеотидов, из них адениловых нуклеотидов 24%. Определите количество гуаниловых, тимидиловых и цитидиловых нуклеотидов.
Определите молекулярную массу фрагмента ДНК если он состоит из 630 нуклеотидов.
Фрагмент молекулы ДНК содержит 220 адениловых нуклеотидов, что составляет 20% от общего количества нуклеотидов. Определить сколько в данном фрагменте гуаниловых, тимидиловых, цитидиловых нуклеотидов и его молекулярную массу.
Длина участка молекулы ДНК составляет 544 нм. Определите количество нуклеотидов в ДНК и его молекулярную массу.
Длина участка молекулы ДНК составляет 245,48нм, тимидиловых нуклеотидов в молекуле 12%. Определить молекулярную массу молекулы, процентное содержание других нуклеотидов
В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определить сколько других нуклеотидов в этой ДНК и какова длина этого фрагмента?
Дана молекула ДНК с относительной молекулярной массой 69000, из них 8625 приходится на долю адениловых нуклеотидов. Найдите количество всех нуклеотидов в этой ДНК. Определите длину этого фрагмента.
Длина участка молекулы ДНК составляет 68 нм, адениловых нуклеотидов в молекуле 15%. Определите молекулярную массу молекулы, процентное содержание других нуклеотидов и число водородных связей в участке ДНК
Молекулярная масс молекулы ДНК составляет 17250 г/моль. Определите количество нуклеотидов в молекуле и её длину.
Молекулярная масса молекулы ДНК 20700 г/моль в ней адениловый нуклеотид составляет 25%. Определите количество других нуклеотидов в молекуле и её длину.
Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность ТГААЦТГАГГТЦГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК транскрибируемой с данного фрагмента.
Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность АГАЦТТАГЦТЦАГТЦ. Восстановите вторую цепь ДНК и определите последовательность нуклеотидов и-РНК, транскрибируемой с данного фрагмента
Фрагмент и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов УГАГЦАУЦАГАЦУГУ. Определите последовательность нуклеотидов фрагмента молекулы ДНК с которой транскрибирован данный фрагмент и-РНК
Фрагмент и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов УАУЦГАГУЦАЦГЦ. Определите последовательность нуклеотидов и число водородных связей во фрагменте молекулы ДНК с которой транскрибирован данный фрагмент и-РНК
Фрагмент и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов УАУГАЦУАГЦАГ. Определите последовательность антикодонов т-РНК соответствующие кодонам и-РНК
Участок цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов АЦГАТЦТТАГЦТ. Определите последовательность антикодонов т-РНК
Последовательность антикодонов т-РНК АУГ ГЦГ УАУ ГУЦ. Определите последовательность нуклеотидов фрагмента ДНК, которая соответствует т-РНК
Участок молекулы и-РНК состоит из 420 нуклеотидов, Определите его длину.
Участок молекулы и-РНК состоит из 222 нуклеотидов, Определите его длину и молекулярную массу.
Длина участка молекулы и-РНК составляет 510нм. Определите количество нуклеотидов, содержащихся в этом участке молекулы.
Молекула и-РНК содержит 19% урациловых нуклеотидов, сколько адениловых нуклеотидов содержится в кодирующей цепи участка ДНК?
Если в цепи молекулы ДНК, с которой транскрибирована генетическая информация, содержалось 18% адениловых нуклеотидов, сколько урациловых нуклеотидов будет содержаться в соответствующем ему отрезке и-РНК?
Правая цепь ДНК имеет следующую структуру АТГГТЦАТЦ. Определите структуру и-РНК транскрипция, которой произошла с левой цепи ДНК.
В молекуле и-РНК содержится 14% адениловых, 26% гуаниловых и 40% урациловых нуклеотидов. Определите соотношение всех видов нуклеотидов в ДНК, с которой была транскрибирована данная и-РНК.
Молекулярная масса гена ДНК составляет 103500 г/моль. Определите число нуклеотидов в транскрибируемой с данного гена и-РНК.
Раздел 2. Биосинтез белка
Белки – это высокомолекулярные соединения, биополимеры, мономерами которых являютсяаминокислоты. В создание белков участвует 20 аминокислот. Они связываются между собой в длинные цепи, которые образуют основу белковой молекулы большой молекулярной массы.
Генетический код – это единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Основные свойства генетического кода:
Триплетность. Триплет (кодон) – последовательность трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту.
Избыточность (вырожденность) кода является следствием его триплетности и означает то, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (поскольку аминокислот 20, а триплетов – 64)
Одновременно с избыточностью коду присуще свойство однозначности, которое означает, что каждому кодону соответствует только одна определенная аминокислота.
Код коллинеарен, т.е. последовательность нуклеотидов в гене точно соответствует последовательности аминокислот в белке.
Генетический код неперекрываем и компактен, т. е. один нуклеотид принадлежит только одному.
Генетический код универсален, т. е. ядерные гены всех организмов одинаковым образом кодируют информацию о белках вне зависимости от уровня организации и систематического положения этих организмов.
Некоторые параметры белка:
В среднем один белок содержит 400 аминокислот
Одну аминокислоту кодирует три (триплет) нуклеотида.
Молекулярная масса одной аминокислоты – 100 г/моль
Для определения аминокислотного состава бека используют таблицу генетического кода:
2.1.Примеры решения задач
Фрагмент гена ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТЦГГТЦААЦТТАГЦТ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.
Решение:
Зная последовательность нуклеотидов в цепи ДНК, можем определить последовательность нуклеотидов в И-РНК, используя принцип комплементарности:
ДНК Т Ц Г Г Т Ц А А Ц Т Т А Г Ц Т
и-РНК А Г Ц Ц А Г У У Г А А У Ц Г А
Получается 5 триплетов: АГЦ ЦАГ УУГ ААУ ЦГА. Используя таблицу генетического кода, определяем последовательность аминокислот в данном фрагменте гена ДНК:
Сер – Глн – Фен – Аси – Арг.
Ответ: и-РНК: АГЦЦАГУУГААУЦГА; последовательность аминокислот: Иле – Глн – Фен – Аси – Арг.
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: аланин-цистеин-валин-серин-глицин-треонин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле и-РНК.
Решение:
В данной задаче решение будет не единственно правильным, т.к. одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов. Рассмотрим один из вариантов, используя таблицу генетического кода.
ГЦЦ УГУ ГУГ АГЦ ГГУ АЦА.
Ответ: ГЦЦУГУГУГАГЦГГУАЦА (возможны другие варианты)
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: глицин-тирозин-аргинин-аланин-цистеин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК.
Решение:
В данной задаче решение будет не единственно правильным, т.к. одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов. Рассмотрим один из вариантов, используя таблицу генетического кода.
ГГА ТАТ ЦГА ТЦГ ТГЦ
Ответ:ГГА ТАТ ЦГА ТЦГ ТГЦ (возможны другие варианты)
Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГЦАУГУАГЦААГЦГЦ. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка и её молекулярную массу.
Решение:
По таблице генетического кода определяем последовательность аминокислот: Ала – Цис – Сер – Лиз – Арг
Зная, молекулярную массу одной аминокислоты, определяем молекулярную массу данной молекулы белка:
5 х 100 г/моль = 500 г/моль.
Ответ: последовательность аминокислот: Ала – Цис – Сер – Лиз – Арг; молекулярная масса молекулы белка = 500 г/моль.
Участок кодирующей цепи ДНК имеет молекулярную массу 217350г/моль. Определите количество аминокислот закодированных в нем.
Решение:
Определяем количество нуклеотидов в данной цепи ДНК:
217350г/моль : 345 г/моль = 630 нуклеотидов. Одну аминокислоту кодирует 3 нуклеотида, следовательно: 630 : 3 = 210 аминокислот.
Ответ:210 аминокислот.
Сколько нуклеотидов содержит ген ДНК, если в нем закодировано 135 аминокислот. Какова молекулярная масса данного гена и его длина?
Решение:
Узнаем количество нуклеотидов кодирующих 135 аминокислот в
и-РНК: 135 х 3 = 405 нуклеотидов.
Вычисляем молекулярную массу гена: 405 х 345 г/моль = 139725 г/моль.
Длину гена вычисляем по количеству нуклеотидов в одной цепи ДНК:
405 х 0,34нм = 137,7 нм.
Ответ:405 нуклеотидов
молекулярная масса гена = 279450 г/моль;
длина гена = 137,7нм
Фрагмент кодирующей цепи ДНК содержит 3000 нуклеотидов, интроны в ней составляют 50%. Определите количество нуклеотидов в зрелой молекуле и-РНК.
Решение:
Интрон – участок ДНК, который является частью гена, но не содержит информации о последовательности аминокислот белка. Следовательно, если в цепи ДНК содержится 3000 нуклеотидов, а 50% от их числа составляют интроны, т.е. 1500 нуклеотидов. и-РНК состоит из вдвое меньшего количества нуклеотидов по сравнению с ДНК. Следовательно в зрелой молекуле и-РНК, будет содержаться 1500 : 2 = 750 нуклеотидов.
Ответ:750 нуклеотидов.
Задачи для самостоятельного решения:
Фрагмент гена ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТТТГТЦЦТААЦЦГГА. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: глутамин-фенилаланин-лейцин-тирозин-аргинин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК.
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: пролин-глутамин-валин-триптофан. Определите возможные последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.
Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: серин-глутамин-аспаригин-триптофан. Определите возможные последовательности нуклеотидов в молекуле и-РНК.
Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: УГЦААГЦУГУУУАУА. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка.
Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГАГЦЦАААУАЦУУУА. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка и её молекулярную массу.
Ген ДНК включает 300 пар нуклеотидов. Какова длина, молекулярная масса гена и сколько аминокислот закодировано в нём?
Ген ДНК включает 720 пар нуклеотидов. Какова длина, молекулярная масса гена и сколько аминокислот закодировано в нём?
Фрагмент ДНК имеет молекулярную массу 414000 г/моль. Определите длину фрагмента ДНК и число аминокислот закодированных в нём.
Участок кодирующей цепи ДНК имеет молекулярную массу 182160г/моль. Определите количество аминокислот закодированных в нем.
Правая цепь ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦТАТАГТААЦАА. Определите структуру фрагмента белка, синтезированного по левой цепи ДНК.
Левая цепь ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТГГААГЦТЦТАТ. Определите структуру фрагмента белка, синтезированного по правой цепи ДНК.
Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующую структуру: ГГТАЦГАТГТЦААГА. Определите первичную структуру белка, закодированного в этой цепи, количество (%) различных видов нуклеотидов в двух цепях фрагмента и его длину.
Сколько нуклеотидов содержит ген ДНК, если в нем закодировано 111 аминокислот. Какова молекулярная масса данного гена и его длина?
Какова молекулярная масса гена и его длина, если в нем закодирован белок с молекулярной массой 42000 г/моль?
В синтезе белковой молекулы приняли участие 145 молекул т-РНК. Определите число нуклеотидов в и-РНК, гене ДНК и количество аминокислот в синтезированной молекуле белка.
Фрагмент цепи и-РНК имеет следующую последовательность: ГГГУГГУАУЦЦЦААЦУГУ. Определите, последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны т-РНК, и последовательность аминокислот соответствующая фрагменту гена ДНК.
Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность: ГГТАЦГАТГТЦААГА. Определите, последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны т-РНК, и последовательность аминокислот соответствующая фрагменту гена ДНК.
В синтезе белка приняли участие молекулы т-РНК с антикодонами: ЦАГ, УАА, ЦЦА, ГГГ, ЦУА. Определите нуклеотидную последовательность во фрагменте гена ДНК и последовательность аминокислот в участке синтезируемого белка.
В синтезе белка приняли участие молекулы т-РНК с антикодонами: ГУЦ, ЦГУ, УУЦ, ГАУ, АУГ. Определите нуклеотидную последовательность в фрагменте гена ДНК, последовательность аминокислот в участке синтезируемого белка и число нуклеотидов, содержащих тимин, аденин, гуанин и цитозин во фрагменте ДНК.
Фрагмент кодирующей цепи ДНК содержит 6000 нуклеотидов, интроны в ней составляют 40%. Определите количество нуклеотидов в зрелой молекуле и-РНК.
Кодирующая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТАГЦГТТТЦТЦГГТА. Как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение шестого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.
Кодирующая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГАТАГГТАЦГТТЦГ. Как изменится структура молекулы белка, если произойдёт выпадение десятого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.
Во время репликации молекулы ДНК на кодирующей цепи: ТТЦАГАЦТЦТААГАТ произошло удвоение четвертого триплета. Объясните, как изменится структура молекулы белка.
Под воздействием мутагенных факторов во фрагменте гена: ГАЦЦАГАТТЦАГЦТА произошла замена седьмого нуклеотида на адениловый. Объясните, как изменится структура молекулы белка.
Ответы к задачам для самостоятельного решения.
Нуклеиновые кислоты.
892,5нм
159, 12 нм
А = 325
Г = 315
Ц = 315
217,6нм.
86 полных витков спирали.
83 полных витка спирали.
2 500 нуклеотидов.
3 200 нуклеотидов.
Ц = 35%.
Т = 22%.
Ц = 17%
А = 33%
Т = 33%
Т = 480 нуклеотидов
Г = 520 нуклеотидов
Ц = 520 нуклеотидов.
217 350г/моль.
379 500г/моль
Т = 220 нуклеотидов
Ц = 330 нуклеотидов
Г = 330 нуклеотидов.
3 200 нуклеотидов
1 104 000г/моль
498 180г/моль
А = 12%
Г = 38%
Ц = 38%
Ц = 22% = 880 нуклеотидов
А = 38% = 1200 нуклеотидов
Т = 38% = 1200 нуклеотидов.
680нм
Т = 25 нуклеотидов
Г = 75 нуклеотидов
Ц = 75 нуклеотидов
34нм
Т = 60 нуклеотидов
Г = 140 нуклеотидов
Ц = 140 нуклеотидов
540 водородных связей.
50 нуклеотидов
8,5нм
Т = 15 нуклеотидов
Г = 15 нуклеотидов
Ц = 15 нуклеотидов
10, 2 нм
АЦУУГАЦУЦЦАГЦУГ и-РНК
ТЦТГААТЦГАГТЦАГ ДНК
УЦУГААУЦГАГУЦАГ и-РНК
АЦТЦГТАГТЦТГАЦА. ДНК
АТАГЦТЦАГТГЦГ. ДНК
33 водородные связи
АУАЦУГАУЦГУЦ. т-РНК
АЦГАУЦУУГЦГУ т-РНК
АТГГЦГТАТГТЦ ДНК
142, 8 нм
75,48нм
76 590г/моль
1 500 нуклеотидов.
А = 19%
У = 18%
УАЦЦАГУАГ.
А = 27%
Т = 27%
Г = 23%
Ц = 23%
150 нуклеотидов.
Биосинтез белка.
АААЦАГГАУУГГЦЦУ
лиз-глу-асн-три-про.
ГТТАААГАЦАТГГЦТ (возможны другие варианты)
|
про |
глн |
вал |
три |
|
ГГА ГГГ ГГТ ГГЦ |
ГГТ ГТЦ |
ЦАА ЦАГ ЦАТ ЦАЦ |
АЦЦ |
|
сер |
глн |
асн |
три |
|
УЦУ УЦЦ УЦА УЦГ |
ЦАА ЦАГ |
ААУ ААЦ |
УГГ |
Цис – Лиз – Лей – Фен – Иле.
Глу – Про – Асн – Тре – Лей
102нм
207000г/моль
100 аминокислот
244нм
496800г/моль
240 аминокислот
204нм
200 аминокислот
176 аминокислот
Лей – Цис – Тир – Глн.
Три – Лиз – Лей – Тир
Про – Цис – Тир – Сер – Сер
Г = 23%; Ц = 23%; А = 22%; Т = 22%
5,1нм
279450г/моль
137,2нм
869400г/моль
428,4нм
и-РНК – 435 нуклеотидов
ДНК – 870 нуклеотидов
т-РНК – 145 нуклеотидов
|
ДНК |
ЦЦЦ |
АЦЦ |
АТА |
ГГГ |
ТТТ |
АЦА |
|
т-РНК |
ЦЦЦ |
АЦЦ |
АУА |
ГГГ |
УУУ |
АЦА |
|
белок |
гли |
три |
тир |
про |
лиз |
цис |
18.
|
и-РНК |
ЦЦА |
УГЦ |
УАЦ |
АГУ |
УЦУ |
|
т-РНК |
ГГУ |
АЦГ |
АУГ |
УЦА |
АГА |
|
белок |
про |
цис |
тир |
сер |
сер |
19.
|
ДНК |
ЦАГ |
ТАА |
ЦЦА |
ГГГ |
ЦТА |
|
белок |
вал |
иле |
гли |
про |
асп |
20.
|
ДНК |
ГТЦ |
ЦГТ |
ТТЦ |
ГАТ |
АТГ |
|
белок |
глн |
ала |
лиз |
лей |
тир |
3600 нуклеотидов
нормальный белок – Иле – Ала – Лиз – Сер – Глн
изменённый белок – Иле – Ала – Лиз – Сер – Про
нормальный белок – Сер – Иле – Гис – Ала – Сер
изменённый белок – Сер – Иле – Гис – Глн и уменьшится на одну
аминокислоту
увеличится на одну аминокислоту – Лей.
третья аминокислота тирозин заменится на валин.
Литература:
Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы. М.: Оникс, Мир и Образование, 2006. — 256 с.
Глазко Валерий Иванович. Толковый словарь терминов по общей и молекулярной биологии, общей и прикладной генетике, селекции, ДНК-технологии и биоинформатике: в 2 т. Т. 2 : П — Я / В. И. Глазко, Г. В. Глазко. — М. : Академкнига: Медкнига, 2008. — 530 с.
Коничев Александр Сергеевич. Молекулярная биология: учебник / А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. — М.: Академия, 2003. — 400 с.
Молекулярная биология: программа курса / сост. Е. А. Лупанов, Е. П.Прибылова, Е. С. Иванов. — Рязань : РГУ, 2006. — 60 с.
Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/76801-praktikum-reshenie-zadach-po-molekuljarnoj-bi
«Свидетельство участника экспертной комиссии»
Оставляйте комментарии к работам коллег и получите документ
БЕСПЛАТНО!
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 — 
=1
Правило 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 1. n (нук.) одной цепи =540:2 =270 нуклеотидов 2.L ДНК= n нуклеотидов × L нук. = 270× 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 По условию задачи молекула ДНК содержит 1120 тимидиловых нуклеотидов, следовательно, столько |
|
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) 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 L нук.=0,34 нм |
|
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 М нуклеотида =345 а. 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. 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 = L нук.=0,34 нм М нуклеотида =345 а. |
|
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 |
Триплеты |
Триплеты |
Аминокислоты |
|
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.
фрагмент цепи имеет последовательность нуклеотидов : -ЦТТ-ТАА-АТА-АГГ- определите и запишите : б) длину и массу этого участка ДНК , если расстояние между двумя нуклеотидами равно 0,34 нм, а относительная молекулярна масса одного нуклеотида — 345 а. е. м. :
Здравствуйте, Полина!
Один ген кодирует один белок.
В данном белке 1000:100=10 штук аминокислот. Так как генетических код триплетен, то 10 аминокислот кодируются 30 нуклеотидами ДНК.
Значит молекулярная масса всех нуклеотидов в одной цепи ДНК будет 345 х 30 = 10350. Тогда в двух цепях ДНК молекулярная масса нуклеотидов составит 10350 х 2 = 20700.
Не забывайте, пожалуйста, ставить заслуженную оценку эксперту!