Типы задач:
1. Вычисление количества нуклеотидов, их процентного содержания в ДНК.
2. Определение количества аминокислот в белке, а также количества нуклеотидов и триплетов в ДНК или РНК.
3. Определение массы ДНК, гена, белка.
4. Задачи с использованием таблицы генетического кода, требующие знаний по процессам транскрипции и трансляции:
- установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК по принципу комплементарности;
- определение последовательности аминокислот в белке и т.д.
Вычисление количества нуклеотидов, их процентного содержания в ДНК
Справочная информация:
• В ДНК существует 4 вида нуклеотидов: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).
• Молекула ДНК представляет собой двойную спираль.
• Цепи комплементарны друг другу: напротив аденина в одной цепи всегда находится тимин в другой и наоборот (А-Т и Т-А); напротив цитозина - гуанин (Ц-Г и Г-Ц).
• В ДНК количество аденина и гуанина равно числу цитозина и тимина, а также А=Т и Ц=Г (правило Чаргаффа).
В молекуле ДНК содержится 1100 нуклеотидов с аденином, что составляет 10% от их общего числа. Определите, сколько нуклеотидов с тимином, гуанином, цитозином содержится в отдельности в молекуле ДНК, объясните полученный результат.
Элементы ответа:
• Тимин комплементарен аденину, соответственно тимина содержится также 1100 нуклеотидов (10%);
• В сумме тимин и аденин составили 20%, следовательно, на гуанин и цитозин в сумме приходится 80%.
• Т.к. гуанин комплементарен цитозину, следовательно, нуклеотидов с гуанином содержится 4400 (40%) и с цитозином – 4400 (40%)
Определение количества аминокислот в белке, а также количества нуклеотидов и триплетов в ДНК или РНК
Справочная информация:
• Аминокислоты, необходимые для синтеза белка, доставляются в рибосомы с помощью т-РНК. Каждая молекула т-РНК переносит только одну аминокислоту.
• Информация о первичной структуре молекулы белка зашифрована в молекуле ДНК.
• Каждая аминокислота зашифрована последовательностью из трех нуклеотидов. Эта последовательность называется триплетом или кодоном.
Элементы ответа:
1. Одна тРНК транспортирует 1 аминокислоту, следовательно 30 тРНК соответствуют 30 аминокислотам, и белок состоит из 30 аминокислот.
2. Одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, значит 30 аминокислот кодируют 30 триплетов.
3. Количество нуклеотидов в гене, кодирующем белок из 30 аминокислот: 30х3=90.
Пример 3
Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты – 110, а нуклеотида – 300. Ответ поясните.
Элементы ответа:
• Одну аминокислоту кодирует триплет – 3 нуклеотида, следовательно, всего участок гена включает 300 нуклеотидов;
• Масса 100 аминокислот: 100*110=11000; масса 300 нуклеотидов: 300*300=90000
• Масса участка гена больше массы белка в:
90000/11000=8,2 раза
Решение задач с использованием
таблицы генетического кода
Необходимы знания по процессам транскрипции, трансляции:
принцип комплементарности, свойства генетического кода, понятия кодон, антикодон и т.д.
Отрезок молекулы ДНК, определяющий первичную структуру полипептида, содержит следующую последовательность нуклеотидов: ААТГЦАЦГГ.
Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, число тРНК, участвующих в биосинтезе пептида, нуклеотидный состав их антикодонов и последовательность аминокислот, которые переносят эти тРНК. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.
Объясните полученные результаты.
Схема решения задачи включает:
1. На матрице ДНК синтезируется иРНК по принципу комплементарности; её последовательность: УУАЦГУГЦЦ;
2. Антикодон каждой тРНК состоит из трёх нуклеотидов, следовательно, в биосинтезе пептида участвуют три молекулы тРНК, антикодоны тРНК: ААУ, ГЦА, ЦГГ, комплементарны кодонам иРНК;
Так как антикодоны разных тРНК не являются единой цепью, их необходимо писать через запятую.
3. Последовательность аминокислот определяется по кодонам иРНК: -лей-арг-ала-
Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТГТЦТГТТЦААГГГА.
Определите последовательность нуклеотидов на иРНК и соответствующую последовательность аминокислот фрагмента молекулы белка. Объясните, что произойдет со структурой фрагмента молекулы белка, если в цепи ДНК выпадет третий триплет нуклеотидов. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Элементы ответа:
1. Последовательность нуклеотидов иРНК: АЦАГАЦААГУУЦЦЦУ.
2. Последовательность аминокислот:
тре-асп-лиз-фен-про.
3. Выпадение третьего триплета ТТЦ ведет к выпадению из полипептидной цепи аминокислоты лизина (лиз) и изменению первичной структуры белка.
В биосинтезе полипептида участвуют
молекулы тРНК с антикодонами
УАЦ, УУУ, ГЦЦ, ЦАА в данной последовательности.
Определите соответствующую последовательность нуклеотидов иРНК, ДНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АЦГГТААААГЦТАТЦ.
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. Обоснуйте последовательность Ваших действий. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.
Элементы ответа:
1.Нуклеотидная последовательность участка тРНК: УГЦЦАУУУУЦГАУАГ, так как она комплементарна нуклеотидам матрицы ДНК;
2.Нуклеотидная последовательность антикодона – УУУ (третий триплет) соответствует кодону на иРНК ААА;
3.По таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота Лиз, которую и будет переносить данная тРНК.
Фрагмент молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АТААГГАТГЦЦТТТТ. Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи и обоснуйте свой ответ. Какие изменения могли произойти в результате генной мутации во фрагменте молекулы ДНК, если вторая аминокислота в полипептиде заменилась на аминокислоту Фен? Какое свойство генетического кода позволяет получить разные фрагменты мутированной молекулы ДНК? Ответ обоснуйте. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Элементы ответа:
1. Последовательность аминокислот в полипептиде: Тир-Сер-Тир-Гли-Лиз – определяется по последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК: -УАУУЦЦУАЦГГАААА.
2. Во фрагменте полипептида вторая аминокислота Сер заменилась на Фен, что возможно при замене второго триплета в ДНК АГГ на триплеты ААА либо на ААГ (во втором кодоне иРНК УЦЦ на УУУ либо УУЦ).
3. Свойство генетического кода – избыточность (вырожденность), т.к. одной аминокислоте (Фен) соответствует более одного триплета (два триплета).
• При написании последовательности нуклеотидов во фрагментах молекул ДНК, иРНК, тРНК допускается запись через тире между триплетами или нуклеотидами, так как это соответствует связи нуклеотидов между собой в единую цепь:
-ААГ-ЦГТ-АГТ-ТЦА-ГАА-
-А-А-Г-Ц-Г-Т-А-Г-Т-Т-Ц-А-Г-А-А-
• Недопустимо разделение триплетов в сплошной цепи ДНК или иРНК запятыми: ААГ,ЦГТ,АГТ,ТЦА,ГАА
• Ошибкой считается запись антикодонов разных молекул тРНК через тире между триплетами, что означает связывание их в единую цепь: Антикодоны тРНК: УАГ-УУГ-ЦУА • Это свидетельствует о непонимании участником экзамена того, что антикодоны принадлежат разным молекулам тРНК и не связаны в единую цепь
• При записи фрагмента молекулы полипептида аминокислоты могут быть соединены друг с другом с помощью тире или написаны без разделения, одним словом:
Ала-Гли-Фен-Тир-Лиз ИЛИ АлаГлиФенТирЛиз
• Запятые между аминокислотами одной цепи считаются ошибкой:
Ала, Гли, Фен, Тир, Лиз
• Отсутствие пояснения, если это требуется в задании, не дает возможность выставить высший балл
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.