Задачи по молекулярной биологии с решением

Задачи по молекулярной биологии с решением

Решение задач по молекулярной биологии

Раздел: Биология

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

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

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

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

Примеры решения задач

Необходимые пояснения:

  • Один шаг это полный виток спирали ДНК–поворот на 360o
  • Один шаг составляют 10 пар нуклеотидов
  • Длина одного шага – 3,4 нм
  • Расстояние между двумя нуклеотидами – 0,34 нм
  • Молекулярная масса одного нуклеотида – 345 г/моль
  • Молекулярная масса одной аминокислоты|аминокислоты – 120 г/мол
  • В молекуле ДНК: А+Г=Т+Ц (Правило Чаргаффа: ∑(А) = ∑(Т), ∑(Г) = ∑(Ц), ∑(А+Г) =∑(Т+Ц)
  • Комплементарность нуклеотидов: А=Т; Г=Ц
  • Цепи ДНК удерживаются водородными связями, которые образуются между комплементарными азотистыми основаниями: аденин с тимином соединяются 2 водородными связями, а гуанин с цитозином тремя.
  • В среднем один белок|белок содержит 400 аминокислот;
  • вычисление молекулярной массы белка|белка:
  • где Мmin – минимальная молекулярная масса белка|белка, а – атомная или молекулярная масса компонента, в – процентное содержание компонента.

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

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

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

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

    Цепь белка|белка

    Фён|Фен

    Вал

    Асн

    Глу

    Гис

    Лей

    и-РНК

    УУУ

    ГУУ

    ААУ

    ГАА

    ЦАЦ

    УУА

    ДНК

    1-я цепь

    ААА

    ЦАА

    ТТА

    ЦТТ

    ГТГ

    ААТ

    2-я цепь

    ТТТ

    ГТТ

    ААТ

    ГАА

    ЦАЦ

    ТТА

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

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

    Цепь ДНК

    ЦГГ

    ЦГЦ

    ТЦА

    ААА

    ТЦГ

    и -РНК

    ГЦЦ

    ГЦГ

    АГУ

    УУУ

    АГЦ

    Аминокислоты|Аминокислоты цепи белка|белка

    Ала-Ала-Сер-Фён|Фен-Сер

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

    Цепь ДНК

    ЦГГ

    ГЦТ

    ЦАА

    ААТ

    ЦГ

    и -РНК

    ГЦЦ

    ЦГА

    ГУУ

    УУА

    ГЦ

    Аминокислоты|Аминокислоты цепи белка|белка

    Ала-Арг-Вал-Лей-

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

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

    Аминокислоты|Аминокислоты цепи белка|белка (исходная)

    Ала – Тре – Сер – Глу – Мет-

    и -РНК (исходная)

    ГЦУ

    АЦГ

    АГУ

    ГАГ

    АУГ

    и -РНК (дезаминированная)

    ГУУ

    АУГ

    АГУ

    ГАГ

    АУГ

    Аминокислоты|Аминокислоты цепи белка|белка (дезаминированная)

    Вал – Мет – Сер – Глу – Мет-

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

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

    и -РНК

    АУА

    ГУЦ

    АУГ

    УЦА

    УУГ

    ГУУ

    АУУ

    Аминокислоты|Аминокислоты цепи белка|белка (больного человека)

    Изе-Вал-Мет-Сер-Лей-Вал-Иле

    Аминокислоты|Аминокислоты цепи белка|белка (здорового человека)

    Ала-Сер-Глу-Гли

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

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

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

    Организм

    Бык

    Лошадь

    8-е звено

    Ала

    Тре

    и- РНК

    ГЦУ

    АЦУ

    9-е звено

    Сер

    Гли

    и- РНК

    АГУ

    ГГУ

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

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

    и-РНК

    Г

    У

    Ц

    А

    34%

    18%

    28%

    20%

    ДНК (смысловая цепь, считываемая)

    Г

    А

    Ц

    Т

    28%

    18%

    34%

    20%

    ДНК (антисмысловая цепь)

    Г

    А

    Ц

    Т

    34%

    20%

    28%

    18%

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

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

    Решение:

    1) достраиваем вторую нить (по принципу комплементарности)

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

    24 – 100%

    => х = 33,4%

    8 – х%

    24 – 100%

    => х = 16,6%

    4 – х%

    ∑(Г) = 4 = ∑(Ц)

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

    12 × 0,34 = 4,08 нм

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

    Решение:

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

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

    Решение:

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

    22% – 880 28% – х, отсюда х = 1120

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

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

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

    Решение:

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

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

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

    Задача № 13. Гемоглобин крови человека содержит 0, 34% железа|железа. Вычислите минимальную молекулярную массу гемоглобина.

    Решение: Мmin = 56 : 0,34% · 100% = 16471

    Задача №14. Альбумин сыворотки крови человека имеет молекулярную массу 68400. Определите количество аминокислотных остатков в молекуле этого белка|белка.

    Решение: 68400 : 120 = 570 (аминокислот в молекуле альбумина)

    Задача №15. Белок|Белок содержит 0,5% глицина. Чему равна минимальная молекулярная масса этого белка|белка, если М глицина = 75,1? Сколько аминокислотных остатков в этом белке|белке?

    Решение: Мmin = 75,1 : 0,5% · 100% = 15020 ; 15020 : 120 = 125 (аминокислот в этом белке|белке)

    Задачи для самостоятельной работы

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

    Задачипо молекулярной биологии

    Задачи по теме «Белки|Белки»

    Необходимые пояснения:

  • средняя молекулярная масса одного аминокислотного остатка принимается за 120
  • вычисление молекулярной массы белков:
  • Мmin =

    (а/в

    )· 100%

    где Мmin — минимальная молекулярная масса белка|белка,

    а – атомная или молекулярная массакомпонента,

    в — процентное содержание компонента

    Задача №1. Гемоглобинкрови человека содержит 0, 34% железа|железа. Вычислите минимальную молекулярную массугемоглобина.

    Решение:

    Мmin =56 : 0,34% · 100% = 16471

    Задача №2.Альбуминсыворотки крови человека имеет молекулярную массу 68400. Определите количествоаминокислотных остатков в молекуле этого белка|белка.

    Решение:

    68400 : 120 = 570(аминокислот в молекуле альбумина)

    Задача №3.Белок|Белоксодержит 0,5% глицина. Чему равна минимальная молекулярная масса этого белка|белка,если М глицина =75,1? Сколько аминокислотных остатков в этом белке|белке?

    Решение:

    1) Мmin= 75,1 :0,5% · 100% = 15020

    2) 15020 : 120 = 125 (аминокислот в этом белке|белке)

    Задачи по теме «Нуклеиновые кислоты|кислоты»

    Необходимые пояснения:

    · относительная молекулярная масса одногонуклеотида принимается за 345

    · расстояние между нуклеотидами в цепи молекулыДНК (=длина одного нуклеотида)- 0, 34 нм

    · Правила Чаргаффа:

    1. ∑(А)= ∑(Т)

    2. ∑(Г)= ∑(Ц)

    3. ∑(А+Г)= ∑(Т+Ц)

    Задача №4.Нафрагменте одной нити ДНК нуклеотиды расположены в последовательности:

    А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т.

    Определите процентное содержание всех нуклеотидов в этомгене и его длину.

    Решение:

    1) достраиваемвторую нить (по принципу комплементарности)

    2) ∑(А+Т+Ц+Г)= 24,

    из них ∑(А) = 8 = ∑(Т)

    24– 100%

    8 – х%

    отсюда: х = 33,4%

    ∑(Г) = 4 = ∑(Ц)

    24– 100%

    4 – х%

    отсюда: х = 16,6%

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

    12· 0,34 = 4,08 нм

    Задача №5. В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 18%.Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.

    Решение:

    1) Ц– 18% => Г – 18%

    2) Надолю А+Т приходится 100% — (18% +18%)=64%, т.е. по 32%

    Ответ:Г и Ц – по 18%,

    А иТ – по 32%.

    Задача №6. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых

    нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа|числануклеотидов в этой ДНК.

    Определите: а) сколько других нуклеотидов в этой ДНК? б) какова длина этого фрагмента?

    Решение:

    1) ∑(Г)= ∑(Ц)=880 (это 22%)

    На долю других нуклеотидовприходится 100% — (22%+22%)= 56%, т.е. по 28%

    Для вычисления количества этихнуклеотидов

    составляем пропорцию 22% — 880

    28% -х

    отсюда: х = 1120

    2) для определения длины|длины ДНКнужно узнать, сколько всего нуклеотидов содержится в 1 цепи:

    (880 + 880 + 1120 + 1120) : 2 =2000

    2000 · 0,34 = 680 (нм)

    Задача №7. Дана молекула ДНК с относительной молекулярной массой 69000, из них8625 приходится на долю адениловыхнуклеотидов. Найдите количество всех нуклеотидов в этой ДНК. Определите длинуэтого фрагмента.

    Решение:

    1) 69000: 345 = 200 (нуклеотидов в ДНК)

    8625 : 345 = 25 (адениловыхнуклеотидов в этой ДНК)

    ∑(Г+Ц) = 200 – (25+25)= 150, т.е.их по 75.

    2) 200 нуклеотидов в двух цепях => в одной –100.

    100 · 0,34 = 34 (нм)

    Задачи по теме «Код ДНК»

    Задача №8. Что тяжелее: белок|белок или его ген?

    Решение:

    Пусть х – количество аминокислот в белке|белке,

    тогда массаэтого белка|белка – 120х,

    количествонуклеотидов в гене, кодирующем этот

    белок|белок – 3х

    масса этогогена – 345 · 3х

    120х

    Задачи по молекулярной биологии с решением

    Ген – это участок ДНК, кодирующий определённый белок|белок. Малейшее изменение структуры ДНК ведёт к изменениям белка|белка, что в свою очередь изменяет цепь биохимических реакций с его участием, определяющих тот или иной признак или серию признаков.Первичная структура белка|белка, т.е. последовательность амнокислотных остатков, зашифрована в ДНК в виде последовательности азотистых оснований аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г) и цитозина (Ц). Каждая аминокислота кодируется одной или несколькими последовательностями из трёх нуклеотидов – триплетами. Синтезу белка|белка предшествует перенос его кода с ДНК на информационную РНК (иРНК) – транскрипция. При транскрипции выполняется принцип дополнения, или комплементарности: А, Т, Г и Ц в ДНК соответствуют У (урацил), А, Ц и Г в иРНК. Непосредственно синтез белка|белка, или трансляция, происходит на рибосоме: аминокислоты|аминокислоты, подносимые к рибосоме своими транспортными РНК (тРНК), соединяются в полипептидную цепь белка|белка соответственно триплетам оснований иРНК.

    Однозначная связь между последовательностями нуклеотидов в ДНК и аминокислот в полипептидной цепи белка|белка позволяет по одной из них определить другую. Зная изменения в ДНК, можно сказать, как изменится первичная структура белка|белка.

    Задача 1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, расположенных в следующей последовательности: ТАААТГГЦААЦЦ. Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи, закодированной в этом участке гена.

    Решение

    Выписываем нуклеотиды ДНК и, разбивая их на триплеты, получаем кодоны цепи молекулы ДНК:

    ТАА–АТГ–ГЦА–АЦЦ.

    Составляем триплеты иРНК, комплементарные кодонам ДНК, и записываем их строчкой ниже:

    ДНК: ТАА–АТГ–ГЦА–АЦЦ

    иРНК: АУУ–УАЦ–ЦГУ–УТТ.

    По таблице кодонов (Приложение 6) определяем, какая аминокислота закодирована каждым триплетом иРНК:

    Иле–Тир–Арг–Трп.

    Задача 2. Фрагмент молекулы содержит аминокислоты|аминокислоты: аспарагиновая кислота–аланин–метионин–валин. Определите:

    а) какова структура участка молекулы ДНК, кодирующего эту последовательность аминокислот;

    б) количество (в %) различных видов нуклеотидов в этом участке гена (в двух цепях);

    в) длину этого участка гена.

    Решение

    а) По таблице кодонов (Приложение 6) находим триплеты иРНК, кодирующие каждую из указанных аминокислот.

    Белок|Белок: Асп–Ала–Мет–Вал

    иРНК: ГАЦ–ГЦА–АУГ–ГУУ

    Если аминокислоте соответствуют несколькими кодонов, то можно выбрать любой|любой из них.

    Определяем строение той цепочки ДНК, которая кодировала строение иРНК. Для этого под каждым кодоном молекулы иРНК записываем комплементарный ему кодон молекулы ДНК.

    1-я цепь ДНК: ЦТГ–ЦГТ–ТАЦ–ЦАА.

    б) Чтобы определить количество (%) нуклеотидов в этом гене, необходимо, используя принцип комплементарности (А–Т, Г–Ц), достроить вторую цепь ДНК:

    2-я цепь ДНК: ГАЦ–ГЦА–АТГ–ГТТ

    Находим количество нуклеотидов (нтд): в двух цепях – 24 нтд, из них А = 6. Составляем пропорцию:

    24 нтд – 100%

    6 нтд – х%

    х = (6×100) : 24 = 25%

    По правилу Чаргаффа количество аденина в молекуле ДНК равно количеству тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина. Поэтому:

    Т = А = 25%

    Т + А = 50%, следовательно

    Ц + Г = 100% – 50% = 50%.

    Ц = Г = 25%.

    в) Молекула ДНК всегда двухцепочечная, её длина равна длине одной цепи. Длина каждого нуклеотида составляет 0,34 нм, следовательно:

    12 нтд x 0,34 = 4,08 нм.

    Задача 3. Молекулярная масса белка|белка Х равна 50 тыс. дальтонов (50 кДа). Определите длину соответствующего гена.

    Примечание. Среднюю молекулярную массу одной аминокислоты|аминокислоты можно принять равной 100 Да, а одного нуклеотида – 345 Да.

    Решение

    Белок|Белок Х состоит из 50 000 : 100 = 500 аминокислот.

    Одна из цепей гена, кодирующего белок|белок X, должна состоять из 500 триплетов, или 500 x 3 = 1500 нтд.

    Длина такой цепи ДНК равна 1500 x 0,34 нм = 510 нм. Такова же длина гена (двухцепочечного участка ДНК).

    Adblock
    detector