Как найти число нуклеотидов ирнк

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

Определение количества нуклеотидов в молекуле ДНК

Задача 77.
В молекуле ДНК 17% адениловых нуклеотидов, сколько в ней содержится гуаниловых нуклеотидов?
Решение:
Согласно принципу комплементарности аденин всегда стоит в паре с тимином, значит их количество одинаково, т.е. А = Т = 17%, а вместе они составляют 34%. Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% – 34% = 66%. Поскольку гуанин всегда находится в паре с цитозином, то Г = Ц = 66%, а на каждого из них приходится 66 : 2 = 33%.

Ответ: процентное содержание гуаниловых нуклеотидов составляет 33%.
 

Задача 78.
В молекуле иРНК : 22% аденина, 36% гуанина, 15% цитозина и 27% урацила. Сколько и каких нуклеотидов будет в двухцепочечной молекуле ДНК, на которой
была синтезирована иРНК?
Решение:
Зная, что молекула иРНК комплементарна одной цепи ДНК, можно посчитать содержащиеся в этой цепи нуклеотиды: 22% аденина в иРНК соответствует 22% тимина в ДНК, 36% гуанина в иРНК соответствует 36% цитозина в ДНК, 15% цитозина в иРНК соответствует 15% 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 22% тимина, то во второй цепи будет 22% аденина (Т = А), если в первой цепи 36% цитозина, то во второй цепи будет 36% гуанина (Ц = Г), соответственно во второй цепи будет 15% цитозина напротив Г (Г = Ц) и 27% Т напротив А (А = Т). Теперь можно посчитать нуклеотиды в двух цепях: А = 27% в первой цепи + 22% во второй цепи = 49%, Т = А тоже 49%, Г = 15% в одной цепи + 36% во второй цепи = 51%, значит Ц тоже будет 51%.

Ответ: А = 49%, Т = 49%, Г = 51%, Ц = 51%.
 

Задача 79. 
Молекула иРНК состоит из 300 нуклеотидов. Какова длина и масса этой молекулы?
Решение:
Молекула иРНК одноцепочечная. Известно, что длина одного нуклеотида равна 0,34 нм. Значит, длина иРНК будет 400 х 0,34 нм = 136 нм. Известно, что средняя молярная масса нуклеотида равна 300 г/моль, значит, масса молекулы иРНК будет: 300 х 300 = 900 г/моль.

Ответ: длина молекулы иРНК – 136 нм, М(иРНК) = 1600 г/моль.
 

Задача 80. 
Молекула ДНК состоит из 2000 нуклеотидов, какова е? длина? Какова длина иРНК, построенной на данной молекуле ДНК?
Решение: 
Поскольку молекула ДНК двухцепочечная, то чтобы узнать, сколько нуклеотидов в одной цепи, надо 2000 : 2 = 1000 пар нуклеотидов. Зная длину нуклеотида в
цепи, можно вычислить длину ДНК: 1000 х 0,34 нм = 340 нм. Такую же длину будет иметь иРНК, так как она строится на одной цепи ДНК. 

Ответ: длина молекулы ДНК = длине молекулы иРНК = 340 нм.
 

Задача 81. 
Фрагмент нуклеотидной цепи ДНК имеет последовательность ААГТГАЦГГАТТАА.
Определите нуклеотидную последовательность второй цепи и общее число водородных связей, которые образуются между двумя цепями.
Решение: 
По принципу комплементарности А всегда стоит в паре с Т, а Г всегда образует пару с Ц, значит можно достроить вторую цепь ДНК, получим: 

1-я цепочка ДНК – ААГТГАЦГГАТТАА;
2-я цепочка ДНК – ТТЦАЦТГЦЦТААТТ.

Теперь можно посчитать количество водородных связей, которые поддерживают эту молекулу. Между А и Т две водородные связи, между Г и Ц – три водородные связи. Количество аденинов и тиминов в 1-й цепочке ДНК равно 9, столько же будет и во 2-й цепочке – (А = Т = 9); Количество гуанинов и цитозинов и тиминов в 1-й цепочке ДНК равно 5, столько же будет и во 2-й цепочке – (Г = Ц = 5).  Значит,всего водородных связей будет: (2 х 9) + (3 х 5) = 18 + 15 = 33.

Ответ: 33 водородных связей между двумя цепями ДНК. 

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? 🙂

Итак, рассмотрим задачи ЕГЭ, относящиеся к генетическому коду клетки. Вы можете узнать эти задачи по вопросу об аминокислотных остатках, триплетах, нуклеотидах.

Задача 1.

В синтезе белка принимает участие молекула иРНК, фрагмент которой содержит 33 нуклеотидных остатка. Определите число нуклеотидных остатков в участке матричной цепи ДНК.

Ответ: 33.

Решение: По принципу комлементарности иРНК синтезируется на матричной цепи ДНК, число нуклеотидов будет таким же.

Задача 2.

Участок полипептида состоит из 28 аминокислотных остатков. Определите число нуклеотидов в участке иРНК, содержащего информацию о первичной структуре белка.

Ответ: 84.

Решение: Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами (триплетом), поэтому верный ответ 28 *3 = 84.

Задача 3.

Какое число аминокислот зашифровано в участке гена, содержащего 129 нуклеотидных остатков?

Ответ: 43

Решение: 1 аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, поэтому количество аминокислот равно: 129 / 3 = 43.

Задача 4.

Какое число тРНК приняли участие в синтезе белка, который включает 130 аминокислот? В ответе напишите соответствующее число.

Ответ: 130.

Решение: 1 тРНК переносит 1 аминокислоту, поэтому их количество одинаково.

Задача 5.

Сколько нуклеотидов составляют один стоп-кодон иРНК?

Ответ: 3

Решение: Любой кодон иРНК состоит из трёх нуклеотидов, в том числе и стоп-кодон.

Задача 6.

Сколько нуклеотидов в участке гена кодируют фрагмент белка из 25 аминокислотных остатков? В ответ запишите только соответствующее число.

Ответ:75

Решение: Каждую аминокислоту кодирует три нуклеотида (триплет), значит, 25 аминокислот кодирует 75 нуклеотидов.

Задача 7.

Сколько аминокислот кодирует 900 нуклеотидов? В ответ запишите только соответствующее число.

Ответ: 300

Решение: Одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида, значит, 900 нуклеотидов = 300 триплетов = 300 аминокислот.

Задача 8.

В молекуле ДНК количество нуклеотидов с гуанином составляет 20% от общего числа. Сколько нуклеотидов в % с тимином в этой молекуле. В ответ запишите только соответствующее число.

Ответ: 30%

Решение: По правилу комплементарности количество гуанина равно количеству цитозина, значит, 20% (Г + Ц = 40%), на тимин и аденин остается 60%, их так же равное количество, значит, по 30% (А = Т = 30%).

Задача 9.

Какой процент нуклеотидов с цитозином содержит ДНК, если доля её адениновых нуклеотидов составляет 10% от общего числа. В ответ запишите только соответствующее число.

Ответ: 40%.

Решение: 10% аденина = 10% тимина по правилу комплементарности. Остается 80% на цитозин и гуанин. А так как их равное количество, то 40% цитозина = 40% гуанина.

Задача 10.

Какое число нуклеотидов в гене кодирует первичную структуру белка, состоящего из 300 аминокислот. В ответ запишите только соответствующее число.

Ответ: 900.

Решение: Каждую аминокислоту кодирует три нуклеотида (триплет). Значит, 300 аминокислот кодирует 900 нуклеотидов.

Таким образом, понятно как решать задачи ЕГЭ по биологии по кодированию генетического кода. Каждую аминокислоту кодирует три нуклеотида. Если спрашивают сколько аминокислот кодирует N количество нуклеотидов, то вам нужно это число N разделить на 3.

Если спрашивают, сколько нуклеотидов нужно для кодирования N аминокислот. То вам нужно N умножить на 3, так как на одну кислоту приходится 3 нуклеотида.