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
Решение задач по биологии
Задача №1
Участок молекулы ДНК, кодирующий часть
полипептида, имеет следующее строение:
-А –Ц –Ц –А –Т –А – Г –Т – Ц – Ц – А – А
– Г – Г – А –
Определите последовательность
аминокислот в полипептиде.
Дано:
Решение:
Участок молекулы ДНК,
1. Зная кодирующую цепь ДНК,
кодирующий часть полипептида:
по принципу комплемента
-А–Ц–Ц–А –Т–А–Г–Т–Ц–Ц– А– А– Г–Г–А –
Найти:
последовательность аминокислот
в полипептиде.
ДНК: – А –Ц –Ц – А – Т – А – Г – Т –
Ц – Ц – А – А – Г – Г – А –
и –РНК:-У – Г – Г – У – А – У – Ц – А –
Г – Г –У – У – Ц – Ц – У –
2. Используя таблицу генетического кода,
определяем последовательность аминокислот в полипептиде.
УГГ – триптофан
УАУ – тирозин
ЦАГ – глутамин
ГУУ – валин
ЦЦУ – пролин
Ответ:
триптофан – тирозин – глутамин – валин – пролин
Задача №2
Сколько нуклеотидов содержит ген (обе
цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты?
Дано:
Решение:
Белок инсулин – 51 аминокислота
Одним из свойств генетического кода
Найти:
количество нуклеотидов, является то, что каждая
аминокислота
содержащихся в гене, в
котором кодируется триплетом ДНК.
запрограммирован белок инсулин?
1.Подсчитаем количество нуклеотидов в
одной цепи ДНК.
51* 3=153 нуклеотида
2.Подсчитаем, сколько нуклеотидов
содержит ген (обе цепи ДНК)
153* 2 =306 нуклеотидов
Ответ:
306 нуклеотидов.
Задача №3
Одна из цепей ДНК имеет молекулярную
массу 34155. Определите количество мономеров
Белка, запрограммированного в этой ДНК.
Дано:
Решение
Масса ДНК –
34155 Молекулярная масса
одного нуклео-
Найти:
количество мономеров белка? тида 345
1. Подсчитаем
количество нуклеотидов в ДНК.
34155 : 345 = 99
нуклеотидов
2.Подсчитаем
количество мономеров белка.
99 : 3 =33
триплета в ДНК кодируют 33 аминокислоты белка
Ответ:
33 мономера
Задача
№4
Какова
молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной его цепи
Запрограммирован
белок с молекулярной массой 1500?
Дано:
Решение
Масса белка –
1500 1.Подсчитаем
количество
Найти:
массу гена двух цепей ДНК? аминокислот в белке.
1500: 100 = 15 аминокислот
2. Подсчитаем
количество нуклеотидов в одной цепи гена.
15* 3 =45
нуклеотидов
3.Найдем
молекулярную массу одной цепи гена.
45* 345 = 15525
4.Найдем
молекулярную массу двух цепей.
15525 * 31050
Ответ:
31050
Задача
№5
Фрагмент
молекулы ДНК содержит 2348 нуклеотидов. На долю адениновых приходится 420.
Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмента ДНК.
Дано:
Решение.
ДНК – 2348
нуклеотидов 1. Исходя из принципа
комплементар-
А
-420 ности
можно определить количество Т.
Найти:
Т- ? Г – ? Ц – ? А = Т , А = 420, значит
и Т = 420
Массу ДНК –
? 2.Подсчитаем общее
количество Г и Ц.
Длина ДНК –
? 2348 -840 = 1508
2. Определяем
количество Г и Ц.
3. 1508
: 2 = 754
4. Подсчитаем
массу и длину ДНК.
mДНК – 2348
* 345 = 810060
LДНК
– 1174 * 0,34 нм = 399,16 нм
Ответ:
А – 420, Т = 420, Г = 754, Ц = 754;
MДНК
– 810060
LДНК
– 399,19 нм
Задания для
самостоятельной работы
Задача №1
Сколько нуклеотидов содержит ген (обе
цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты?
Задача №2
Какова
молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной его цепи
Запрограммирован
белок с молекулярной массой 1800?
Задача №3
Участок молекулы ДНК, кодирующий часть
полипептида, имеет следующее строение:
-А –Ц –Ц –А –Т –А – Г –Т – Ц – Ц – А – А
– А – Ц – Ц –
Определите последовательность
аминокислот в полипептиде.
Задача №4
Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 41400. Определите количество
мономеров белка, запрограммированного в этой ДНК.
Задача
№5
Фрагмент
молекулы ДНК содержит 3048 нуклеотидов. На долю цитозиновых приходится 460.
Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмента ДНК.
Литература.
А.Ю. Гаврилова Биология 10 класс .
Поурочные планы. Часть 1. Волгоград. Изд. «Учитель»
Для решения и понимания подобных задачь необходимо хорошо знать тему БИОСИНТЕЗ БЕЛКА”.
И внимательно читать условие задачи, выделяя в нём опорные и ключевые слова
РЕШЕНИЕ: 1) Определяем, сколько в одной цепи ДНК нуклеотидов: 248400:345=720.
2) Узнаём, сколько триплетов ( кодонов, и, соответственно антикодонов) можно составить из стольких нуклеотидов: 720:3=240 .
3) Находим массу белка: 240 умножаем на 100 Да, получаем 24000 Да (дальтон) .
———————————————————————————————————————-
ОБЪЯСНЕНИЕ: предположим, что тема “Биосинтез белка” усвоена, тогда остаётся понять, ЧТО:
1) ТРАНСКРИПЦИЯ идёт на одной цепи ДНК.
ДНК состоит из нуклеотидов (это мономеры этого биополимера) , известны массы одного нуклеотида и всей цепи. Поделив их, узнаём искомое.
2) ТРАНСЛЯЦИЯ идёт прерывисто, триплет за триплетом.
На и-РНК триплет назван КОДОНОМ, к нему подходит АНТИКОДОН т-РНК, транспортируя по ОДНОЙ АК к месту сборки белка.
Мы узнаём количество триплетов, а заодно и количество кодонов и антикодонов будет столько же. 240 раз подходили т-РНК к рибосоме, принося каждый раз по одной АК. Значит, в синтезирумом белке – 240 аминокислот.
3) Зная вес одной АК, нетрудно узнать вес всех АК ( а это и есть весь белок) , умножив 240 на 100.
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
12690
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!
