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

Котляр И.В. Решение задач по молекулярной биологии. Практикум.

Рецензент: Кузнецова Е.Ю. кандидат сельскохозяйственных  наук

Практикум содержит теоретический материал, примеры решения задач с пояснением, задачи для самостоятельного решения с ответами. Пособие предназначени для учащихся, абитуриентов, учителей и педагогов дополнительного образования.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.       Нуклеиновые кислоты

1.1.         Примеры решений задач

1.2.         Задачи для самостоятельного решения

2.       Биосинтез белка

2.1.         Примеры решений задач

2.2.         Задачи для самостоятельного решения

3.       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 сахар дезоксирибозу, 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.

1.1. 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.

2. 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:

1600  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%.

3.       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.

4.       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.

5. 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.

750 : 10 = 175 полных витков.

Ответ: Данная молекула ДНК содержит 175 полных витков спирали.

1.2. Задачи для самостоятельного решения:

1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 5250 нуклеотидов. Определите длину данного фрагмента ДНК.

2. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 468 пар нуклеотидов. Определите длину данного фрагмента ДНК.

3. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 640 пар нуклеотидов, из них тимидиловых нуклеотидов 325. Определите длину данного фрагмента и количество адениловых, гуаниловых и цитидиловых нуклеотидов.

4. Молекула ДНК состоит из 860 пар нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.

5. Молекула ДНК состоит из 1660 нуклеотидов. Определите число полных спиральных витков в данной молекуле.

6. Длина участка молекулы ДНК составляет 850 нм. Определите количество нуклеотидов в одной цепи ДНК.

7. Длина участка молекулы ДНК составляет 544 нм. Определите количество нуклеотидов в ДНК.

8. В молекуле ДНК 35 % гуаниловых нуклеотидов. Определите количество цитидиловых нуклеотидов.

9. В молекуле ДНК 28 % тимидиловых нуклеотидов. Определите количество гуаниловых нуклеотидов.

10.                     В молекуле ДНК 17 % гуаниловых нуклеотидов. Определите количество адениловых, цитидиловых, тимидиловых нуклеотидов.

11.                     Фрагмент молекулы ДНК состоит из 2000 нуклеотидов, из них адениловых     нуклеотидов        24%. Определите          количество гуаниловых, тимидиловых и цитидиловых нуклеотидов.

12.                     Определите молекулярную массу фрагмента ДНК если он состоит из 630 нуклеотидов.

13.                     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.

14.                     Длина участка молекулы ДНК составляет 544 нм. Определите количество нуклеотидов в ДНК и его молекулярную массу.

15.                     Длина         участка       молекулы   ДНК составляет 245,48         нм,

тимидиловых нуклеотидов в молекуле 12%. Определить молекулярную массу молекулы, процентное содержание других нуклеотидов

16.                     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?

17.                     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.

18.                     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

19.                     Молекулярная масс молекулы ДНК составляет 17250 г/моль. Определите количество нуклеотидов в молекуле и её длину.

20.                     Молекулярная масса молекулы ДНК 20700 г/моль в ней адениловый нуклеотид составляет 25%. Определите количество других нуклеотидов в молекуле и её длину.

21.                     Фрагмент   кодирующей        цепи ДНК имеет          следующую

последовательность ТГААЦТГАГГТЦГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК транскрибируемой с данного фрагмента.

22.                     Фрагмент   кодирующей        цепи ДНК имеет          следующую

последовательность АГАЦТТАГЦТЦАГТЦ. Восстановите вторую цепь ДНК и определите последовательность нуклеотидов и-РНК, транскрибируемой с данного фрагмента

23.                     Фрагмент и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов УГАГЦАУЦАГАЦУГУ. Определите последовательность нуклеотидов фрагмента молекулы ДНК с которой транскрибирован данный фрагмент и-РНК

24.                     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

25.                     Фрагмент   и-РНК         имеет следующую         последовательность нуклеотидов    УАУГАЦУАГЦАГ.       Определите          последовательность

антикодонов т-РНК соответствующие кодонам и-РНК

26.                     Участок цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов АЦГАТЦТТАГЦТ. Определите последовательность антикодонов т-РНК 27.     Последовательность антикодонов т-РНК АУГ ГЦГ УАУ ГУЦ.

Определите последовательность нуклеотидов фрагмента ДНК, которая соответствует т-РНК

28.                     Участок      молекулы   и-РНК         состоит       из      420      нуклеотидов,

Определите его длину.

29.                     Участок молекулы и-РНК состоит из 222 нуклеотидов, Определите его длину и молекулярную массу.

30.                     Длина участка молекулы и-РНК составляет 510 нм. Определите количество нуклеотидов, содержащихся в этом участке молекулы.

31.                     Молекула и-РНК содержит 19% урациловых нуклеотидов, сколько адениловых нуклеотидов содержится в кодирующей цепи участка ДНК?

32.                     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?

33.                     Правая цепь ДНК имеет следующую структуру АТГГТЦАТЦ. Определите структуру и-РНК транскрипция, которой произошла с левой цепи ДНК.

34.                     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.

35.                     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 являются аминокислоты. 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:

1.     Триплетность. Триплет (кодон) – последовательность трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту.

2.     Избыточность (вырожденность) кода является следствием его триплетности и означает то, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (поскольку аминокислот 20, а триплетов – 64)

3.     Одновременно с избыточностью коду присуще свойство однозначности, которое означает, что каждому кодону соответствует только одна определенная аминокислота.

4.     Код коллинеарен, т.е. последовательность нуклеотидов в гене точно соответствует последовательности аминокислот в белке.

5.     Генетический код неперекрываем и компактен, т. е. один нуклеотид принадлежит только одному.

6.     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

1. 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.

2.    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)

3.    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)

4.    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.

5. Участок кодирующей цепи ДНК имеет молекулярную массу 217350г/моль. Определите количество аминокислот закодированных в нем.

Решение: 

Определяем количество нуклеотидов в данной цепи ДНК: 

217350 г/моль : 345 г/моль = 630 нуклеотидов. Одну аминокислоту кодирует 3 нуклеотида, следовательно: 630 : 3 = 210 аминокислот. 

Ответ: 210 аминокислот.

                        6.      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

7. 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.

2.2. Задачи для самостоятельного решения:

1. Фрагмент гена ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов      ТТТГТЦЦТААЦЦГГА.          Определите          последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.

2. Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: глутамин-фенилаланин-лейцин-тирозин-аргинин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК.

3. Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: пролин-глутамин-валин-триптофан. Определите возможные последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.

4. Участок молекулы белка имеет следующую последовательность аминокислот: серин-глутамин-аспаригин-триптофан. Определите возможные последовательности нуклеотидов в молекуле и-РНК.

5. Фрагмент   молекулы   и-РНК         имеет          следующую

последовательность нуклеотидов: УГЦААГЦУГУУУАУА. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка.

6. Фрагмент   молекулы   и-РНК         имеет          следующую

последовательность нуклеотидов: ГАГЦЦАААУАЦУУУА. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка и её молекулярную массу.

7. Ген ДНК включает 300 пар нуклеотидов. Какова длина, молекулярная масса гена и сколько аминокислот закодировано в нём?

8. Ген ДНК включает 720 пар нуклеотидов. Какова длина, молекулярная масса гена и сколько аминокислот закодировано в нём?

9. Фрагмент ДНК имеет молекулярную массу 414000 г/моль. Определите длину фрагмента ДНК и число аминокислот закодированных в нём.

10.                     Участок кодирующей цепи ДНК имеет молекулярную массу 182160г/моль. Определите количество аминокислот закодированных в нем.

11.                     Правая        цепь ДНК имеет          следующую      последовательность нуклеотидов: ЦТАТАГТААЦАА. Определите структуру фрагмента белка, синтезированного по левой цепи ДНК.

12.                     Левая          цепь ДНК имеет          следующую      последовательность нуклеотидов: ТГГААГЦТЦТАТ. Определите структуру фрагмента белка, синтезированного по правой цепи ДНК.

13.                     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.

14.                     Сколько      нуклеотидов        содержит    ген    ДНК,           если в      нем

закодировано 111 аминокислот. Какова молекулярная масса данного гена и его длина?

15.                     Какова молекулярная масса гена и его длина, если в нем закодирован белок с молекулярной массой 42000 г/моль?

16.                     В синтезе белковой молекулы приняли участие 145 молекул   тРНК. Определите число нуклеотидов в и-РНК, гене ДНК и количество аминокислот в синтезированной молекуле белка.

17.                     Фрагмент цепи и-РНК имеет следующую последовательность: ГГГУГГУАУЦЦЦААЦУГУ. Определите, последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны т-РНК, и последовательность аминокислот соответствующая фрагменту гена ДНК.

18.                     Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность: ГГТАЦГАТГТЦААГА. Определите, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны т-РНК, и последовательность аминокислот соответствующая фрагменту гена ДНК.

19.                     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.

20.                     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.

21.                     Фрагмент кодирующей цепи ДНК содержит 6000 нуклеотидов, интроны в ней составляют 40%. Определите количество нуклеотидов в зрелой молекуле и-РНК.

22.                     Кодирующая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТАГЦГТТТЦТЦГГТА. Как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение шестого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.

23.                     Кодирующая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГАТАГГТАЦГТТЦГ. Как изменится структура молекулы белка, если произойдёт выпадение десятого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.

24.                     Во время репликации молекулы ДНК на кодирующей цепи:

        ТТЦАГАЦТЦТААГАТ      произошло      удвоение      четвертого     триплета.

Объясните, как изменится структура молекулы белка.

25.                     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.

1.                 892,5 нм

2.                 159, 12 нм

3.                 А = 325

Г = 315

Ц = 315

217,6 нм.

4.                 86 полных витков спирали.

5.                 83 полных витка спирали.

6.                 2 500 нуклеотидов. 7.         3 200 нуклеотидов.

8.                   Ц  = 35%.

9.                   Т = 22%.

10.               Ц = 17%

А = 33%

Т = 33%

11.               Т = 480 нуклеотидов Г = 520 нуклеотидов

Ц = 520 нуклеотидов.

12.               217 350 г/моль.

13.               379 500 г/моль

Т = 220 нуклеотидов Ц = 330 нуклеотидов Г = 330 нуклеотидов.

14.               3 200 нуклеотидов

1 104 000 г/моль

15.               498 180 г/моль

А = 12%

Г = 38%

Ц = 38%

16.               Ц = 22%  = 880 нуклеотидов А = 38% = 1200 нуклеотидов

Т = 38% = 1200 нуклеотидов.

680 нм

17.               Т = 25 нуклеотидов Г = 75 нуклеотидов

Ц = 75 нуклеотидов

34 нм

18.               Т = 60 нуклеотидов Г = 140 нуклеотидов Ц = 140 нуклеотидов

540 водородных связей.

19.               50 нуклеотидов

8,5 нм

20.               Т = 15 нуклеотидов Г = 15 нуклеотидов

Ц = 15 нуклеотидов

10, 2 нм

21.               АЦУУГАЦУЦЦАГЦУГ    и-РНК

22.               ТЦТГААТЦГАГТЦАГ   ДНК

 УЦУГААУЦГАГУЦАГ   и-РНК

23.               АЦТЦГТАГТЦТГАЦА.  ДНК

24.               АТАГЦТЦАГТГЦГ.        ДНК

33 водородные связи

25.               АУАЦУГАУЦГУЦ.   т-РНК

26.               АЦГАУЦУУГЦГУ     т-РНК

27.               АТГГЦГТАТГТЦ      ДНК

28.               142, 8 нм

29.               75,48 нм

76 590 г/моль

30.               1 500 нуклеотидов.

31.               А = 19% 32.    У = 18% 33. УАЦЦАГУАГ.

34.               А = 27%

Т = 27%

Г = 23%

Ц = 23%

35.               150 нуклеотидов.

Биосинтез белка.

1.                 АААЦАГГАУУГГЦЦУ лиз-глу-асн-три-про.

2.                 ГТТАААГАЦАТГГЦТ (возможны другие варианты)

3.

про	глн	вал	три
ГГА ГГГ ГГТ ГГЦ	ГГТ ГТЦ	ЦАА ЦАГ ЦАТ ЦАЦ	АЦЦ

4.

сер	глн	асн	три
УЦУ УЦЦ УЦА УЦГ	ЦАА ЦАГ	ААУ ААЦ	УГГ

5.                 Цис – Лиз – Лей – Фен – Иле.

6.                 Глу – Про – Асн – Тре – Лей

7.                 102 нм

207000 г/моль

100 аминокислот

8.                 244 нм

496800 г/моль

240 аминокислот

9.                 204 нм

200 аминокислот

10.            176 аминокислот 11. Лей – Цис – Тир – Глн.

12.               Три – Лиз – Лей – Тир

13.               Про – Цис – Тир – Сер – Сер

Г = 23%; Ц = 23%; А = 22%; Т = 22%

5,1 нм

14.               279450 г/моль

137,2 нм

15.               869400 г/моль

428,4 нм

16.               и-РНК – 435 нуклеотидов ДНК – 870 нуклеотидов т-РНК – 145 нуклеотидов

17.

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
ДНК	ЦАГ	ТАА	ЦЦА	ГГГ	ЦТА
белок	вал	иле	гли	про	асп
ДНК	ГТЦ	ЦГТ	ТТЦ	ГАТ	АТГ
белок	глн	ала	лиз	лей	тир

        19.       

        20.       

21.               3600 нуклеотидов

22.               нормальный белок – Иле – Ала – Лиз – Сер – Глн  изменённый белок – Иле – Ала – Лиз – Сер – Про

23.               нормальный белок – Сер – Иле – Гис – Ала – Сер  изменённый белок – Сер – Иле – Гис – Глн  и уменьшится на одну аминокислоту

24.               увеличится на одну аминокислоту – Лей.

25.               третья аминокислота тирозин заменится на валин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1.     Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы.   М.: Оникс, Мир и Образование, 2006. - 256 с.

2.     Глазко Валерий Иванович. Толковый словарь терминов по общей и молекулярной биологии, общей и прикладной генетике, селекции, ДНКтехнологии и биоинформатике: в 2 т.  Т. 2 : П - Я / В. И. Глазко, Г. В. Глазко. - М. : Академкнига:  Медкнига, 2008. - 530 с.

3.     Коничев Александр Сергеевич. Молекулярная биология: учебник / А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. - М.: Академия, 2003. - 400 с. 

4.     Молекулярная биология: программа курса / сост. Е. А. Лупанов, Е. П.Прибылова, Е. С. Иванов. - Рязань : РГУ, 2006. - 60 с.