Практическая работа №1. Решение задач по молекулярной биологии

Практическая работа №1.

Решение задач по молекулярной биологии

Вопросы по изучаемой теме:

1)  Что такое НК?

2)  Каков состав нуклеотида ДНК, РНК?

3)  Что такое комплементарность?

4)  Каковы правила Чаргаффа?

5)  Что такое редупликация?

6)  Каковы свойства НК?

7)  Чем отличается ДНК от РНК?

8)  Какие виды РНК вы знаете?

9)  Каковы функции ДНК и РНК?

Решение задач

Тип 1.

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.

Решение: по принципу комплементарности достраиваем вторую цепочку (А-Т,Г-Ц). Она выглядит следующим образом: ТЦА  ТГГ  ЦТА   ТГА  ГЦТ  ААА  ТГЦ.

2.       Используя таблицу генетического кода и принцип комплементарности,     установите состав гена ДНК, по которому была синтезирована следующая молекула белка: иле-тре-асн-сер

Решение:

Белок: иле - тре - асн - сер

иРНК: АУУ – АЦУ – ААУ – АГУ

ДНК: ТАА – ТГА - ТТА – ТЦА

Тип 2.

1. Сколько процентов А,Т,Г содержится в молекуле ДНК , если известно, что Ц содержится 25%?

Решение:

Количество комплементарных азотистых оснований равное А=Т, Г=Ц, а сумма всех оснований составляет А+Т+Г+Ц=100%, следовательно: Г=Ц=25%, Г+Ц=50%,   А=Т= 100%-(Г+Ц) = 25%

2. Какое количество водородных связей в гене между двумя цепями ДНК, если известны, что он состоит из12 нуклеотидов, 5 из которых – адениловые

Решение:

Комплементарные основания: А-Т, Г-Ц, между нуклеотидами первой пары 2 связи, второй пары - 3 связи, следовательно А-Т обрадуют 5 пар и 10 связей, а Г-Ц - 8 пар и 24 связи. Всего 34 связи.

3. Определите число оборотов спирали гена ДНК и количество аминокислот в пептиде, если известно, что количество пар нуклеотидов в гене составляет 27000 пару, а каждый полный виток ДНК включает 10 пар нуклеотидов.

Решение:

Т.к. в витке 10 пар нуклеотидов, то количество оборотов ДНК равно 27000/10=2700. 1 аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, следовательно в гене закодировано 2700/3=9000 аминокислот.

4. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых  нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определите: а) сколько других нуклеотидов в этой ДНК?   б) какова длина этого фрагмента?

Решение:

1) ∑(Г)= ∑(Ц)= 880  (это 22%)

На долю других нуклеотидов приходится 100% - (22%+22%)= 56%, т.е. по 28%. Для вычисления количества этих нуклеотидов составляем пропорцию 22% - 880, 28% - х,  отсюда: х = 1120

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

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

 Тип 3.

1.                  Альбумин сыворотки крови человека имеет молекулярную массу 68400. Определите количество аминокислотных остатков в молекуле этого белка.

Решение:

68400 : 120 = 570 (аминокислот в молекуле альбумина)

2.                  Гормон роста человека (соматотропин) – белок, содержащий 191 аминокислоту. Сколько кодирующих нуклеотидов входят в состав гена  соматотропина? Определить длину гена ,кодирующего этот  белок

Решение:

191·3 =573 нуклеотида в одной цепи ДНК,кодирующих соматотропин

573·0,34 нм =194,82 нм  длина гена,кодирующего соматотропин.

Тип  4.  Задачи повышенной сложности

1.                  Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах в пресинтетический период интерфазы одной соматической клетки человека составляет около 6 • 10-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядрах клеток при овогенезе в конце телофазы мейоза I и мейоза II. Объясните полученные результаты.

Решение:

1) в телофазе мейоза I масса молекул ДНК равна: 12 · 10-9 : 2 = 6 · 10-9 мг;

2) перед делением молекулы ДНК удваиваются, а мейоз I - редукционное деление, поэтому число и масса молекул ДНК становятся в 2 раза меньше;

 3) в телофазе мейоза II масса молекул ДНК равна: 6 · 10-9 : 2 = 30 · 10-9 мг;

 4) после мейоза II ядро каждой клетки содержит гаплоидный набор хромосом, состоящих из одной молекулы ДНК, поэтому масса ДНК уменьшается.

2.                  Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГЦТТЦЦАЦТГТТАЦА. 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. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Решение:

1) нуклеотидная последовательность участка тРНК: ЦГААГГУГАЦААУГУ;

2) нуклеотидная последовательность антикодона УГА (третий триплет) соответствует кодону на иРНК АЦУ;

3) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота ТРЕ, которую будет переносить данная тРНК.

3.                  Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны т- РНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка (используя таблицу генетического кода), если фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГТГЦЦГТЦАААА

Решение:

1) Последовательность на и-РНК: ЦАЦГГЦАГУУУУ;

2) Антикодоны на т-РНК: ГУГ, ЦЦГ, УЦА, ААА;

3) Аминокислотная последовательность: Гис-гли- сер-фен.

Самостоятельное решение заданий

1. Какое количество водородных связей в гене между двумя цепями ДНК, если известны, что он состоит из 12 нуклеотидов, 5 из которых – адениловые

2. Какое количество нуклеотидов в ДНК, которая кодирует пептид, в состав которого входит 50 аминокислот?

3. Определите длину гена, если который кодирует 120 аминокислот, расстояние между нуклеотидами 0,34нм

4. Определите молекулярную массу гена, если молекулярная масса белка составляет1000а.е.м., а аминокислоты – 100 а.е.м., нуклеотида 345а.е.м.

5. Определите количество нуклеотидов и их молекулярной массы в гене, если известно, что молекулярная масса участка ДНК равна 138000а.е.м. Молекулярная масса всех адениловых нуклеотидов составляет 22400а.е.м. (молекулярная масса 1 нуклеотида равна 345 а.е.м.)

6  При  синдроме Фанкоми (нарушение образования костной ткани)  у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны в и -РНК : АУА   ГУЦ  АУГ  УЦА  УУГ  ГУУ  АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно  для синдрома Фанкоми, если у здорового человека в моче содержатся аминокислоты аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин.

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.

8. СПИД - инфекционная болезнь, которая передаётся в основном половым путём. Возбудитель - вирус, наследственный материал которого - РНК – содержит 9 213 нуклеотидов. Сколько триплетов имеет РНК ВИЧ? Определите суммарную молекулярную массу белковых молекул, закодированных в геноме вируса, если на структурные гены приходится 4000 нуклеотидов.