Типичные молекулярные задачи с решениями
Основная информация:
В ДНК существует 4 разновидности 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).Соотношение нуклеотидов в молекуле ДНК А+Г / Т+Ц=1 (правило Чаргаффа).Транскрипция — это процесс синтеза и-РНК на матрице ДНК.Молекула и-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.В состав ДНК вместо урацила входит тимин.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.Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов в т-РНК, комплементарных нуклеотидам кодона и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.
Запомнить!
Длина 1 нуклеотида = 0,34 нмРазмер 1 гена = длина 1 нуклеотида × n (кол-во нуклеотидов)Кол-во нуклеотидов = кол-во аминокислот × 3Масса 1 гена = кол-во нуклеотидов × массу 1 нуклеотидаМолекулярная масса 1 нуклеотида =345 (после округления 300)Молекулярная масса 1 аминокислоты = 110
ЗАДАЧА
В процессе трансляции участвовало 30 молекул т-РНК.
Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.
РЕШЕНИЕ
· одна т-РНК транспортирует одну аминокислоту, следовательно, 30 т-РНК соответствуют 30 аминокислотам, и белок состоит из 30 аминокислот;
· одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, значит, 30 аминокислот кодируют 30 триплетов;
· количество нуклеотидов в гене, кодирующем белок из 30 аминокислот, 30 х 3 = 90.
ОТВЕТ:
Белок состоит из 30 аминокислот. Ген который кодирует белок включает в себя 30 триплетов или 90 нуклеотидов.
ЗАДАЧА
Известна последовательность расположения нуклеотидов в молекуле и-РНК (ЦГГАУЦЦАУУГЦ).
Определите структуру гена и количество аминокислот в белке.
РЕШЕНИЕ
· и-РНК: Ц-Г-Г-А-У-Ц-Ц-А-У-У-Г-Ц
ДНК: Г-Ц-Ц-Т-А-Г- Г-Т-А-А-Ц-Г (1 цепь)
Ц-Г-Г-А-Т-Ц-Ц-А-Т-Т-Г-Ц (2 цепь)
· Каждая аминокислота кодируется триплетом, разбиваем ДНК на тройки (12:3=4) и получаем 4 триплета.
ОТВЕТ:
ДНК: Г-Ц-Ц-Т-А-Г- Г-Т-А-А-Ц-Г (1 цепь)
Ц-Г-Г-А-Т-Ц-Ц-А-Т-Т-Г-Ц (2 цепь)
Белок, который кодируется данным геном, состоит из 4 аминокислот.
ЗАДАЧА
В одной молекуле ДНК содержится нуклеотидов с тимином 22% . Определите процентное содержание нуклеотидов с А, Г, Ц по отдельности в данной молекуле ДНК.
ДАНО : Т -22%
НАЙТИ: % А, Г, Ц
РЕШЕНИЕ 1:
· Согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100%.
· Так как тимин комплементарен аденину, то А=22%.
22+22=44% (А+Т)
100- 44 =56% (Г+Ц)
· Так как гуанин комплементарен цитозину, то их количество тоже равно, поэтому
56 : 2 =28% (Г, Ц)
РЕШЕНИЕ 2:
· Согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100% или А+Г и Т+Ц по 50 %
· Так как тимин комплементарен аденину, то А=22%.
Следовательно 50 - 22=28% (Г, Ц, т.к. они комплементарны)
ОТВЕТ : А=22%, Г=28%, Ц=28%
ЗАДАЧА
Сколько содержится нуклеотидов А, Т, Г, во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 1500 нуклеотидов Ц, что составляет 30% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?
ДАНО:
Ц- 30% =1500 нуклеотидов.
НАЙТИ:
количество нуклеотидов А, Т, Г
РЕШЕНИЕ:
— Так как Ц комплементарен Г и их количество равно, то Г =30%, что составляет 1500 нуклеотидов.
— Согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100% А+Г и Т+Ц по 50 % следовательно 50-30=20% (А, Т).
— Составим пропорцию
30% - 1500
20% - ?
— 20х1500 : 30 =1000 нуклеотидов (А, Т)
ОТВЕТ:
Во фрагменте молекулы ДНК содержится:
Г=1500 нуклеотидов, А=1000 нуклеотидов, Т=1000 нуклеотидов.
ЗАДАЧА
Участок молекулы ДНК (одна цепочка) содержит:
150 нуклеотидов – А, 50 нуклеотидов – Т, 300 нуклеотидов – Ц, 100 нуклеотидов - Г.
Количество нуклеотидов во второй цепи с А, Т, Г, Ц и общее количество нуклеотидов с А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.
РЕШЕНИЕ:
· нуклеотидов в 1-й цепи ДНК: А-150, Т-50, Ц-300, Г-100.
· А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.
· А=Т, Г=Ц, так как они комплементарны, поэтому во второй цепи Т-150, А-50, Г-300, Ц-100
· Всего нуклеотидов: А(150+50)+Т(50+150)+Г(300+100)+Ц(100+300)=1200
ОТВЕТ:
нуклеотидов во второй цепи Т-150, А-50, Г-300, Ц-100; 1200 нуклеотидов в двух цепях.