МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Харківський машинобудівний коледж Циклова комісія природничих дисциплін та металознавства

БІОЛОГІЯ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ 

до самостійної роботи з розв’язання задач з молекулярної біології з дисципліни для студентів 1-А курсу всіх спеціальностей

Рекомендовано методичної Радою коледжу протокол № ___ від 28.03.2013 р. 

Погоджено цикловою комісією природничих дисциплін та металознавства  протокол № 7 від 08.01.2013 р. Голова циклової комісії ______________ /Омелькіна Т.І./

Укладач: Євсеєв Р.С. –  викладач першої категорії

Харків – 2013

ББК 28.070я73

         УДК 577.2(075.8)

          Б – 63

Біологія. Методичні вказівки до самостійної роботи з розв’язання задач з молекулярної біології з дисципліни для студентів 1-А курсу всіх спеціальностей.

         Укладач: викладач першої категорії Євсеєв Р.С.

          Рекомендовано методичної Радою Харківського машинобудівного коледжу, протокол № ___ від 28.03.2013 р.

Рецензент: провідний науковий співробітник Інституту овочівництва і баштанництва НААН, кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Монтвид П.Ю.

ЗМІСТ

с.

Передмова ................................................................................................................ 4

Приклади розв’язання задач ................................................................................... 5

1.   Задачі на визначення кількості та послідовності нуклеотидів у ДНК

та РНК ....................................................................................................................... 9

2.   Задачі на визначення послідовності амінокислот у білку .................... 13 3. Задачі на визначення молекулярної маси та довжини білка  ............... 15

4.   Задачі на визначення довжини та маси ДНК і РНК .............................. 17

5.   Задачі на визначення відсотка аденінових, гуанінових, цитозинових, ти-

мінових нітратних основ у молекулі ДНК ............................................................ 19 Задачі для самостійного розв’язування ................................................................ 21

1.   Задачі на визначення кількості та послідовності нуклеотидів у ДНК

та РНК ....................................................................................................................... 21

2.   Задачі на визначення послідовності амінокислот у білку .................... 23

3.   Задачі на визначення молекулярної маси та довжини білка  ............... 24

4.   Задачі на визначення довжини та маси ДНК і РНК  ............................. 25

5.   Задачі на визначення відсотка аденінових, гуанінових, цитозинових, ти-

мінових нітратних основ у молекулі ДНК ............................................................ 27 Словник основних термінів .................................................................................... 29 Список рекомендованої літератури ....................................................................... 30

Додаток 1. Генетичний код  ................................................................................... 31

Додаток 2. α-Амінокислоти, які входять до складу білків  ................................. 32

ПЕРЕДМОВА

Шановні студенти!

Одним з найважливіших розділів біології є молекулярна біологія, що досліджує закономірності спадковості організмів на молекулярному рівні. Методичні вказівки до самостійної роботи з розв’язання задач з молекулярної біології дисципліни «Біологія» призначені для використання під час підготовки до виконання завдань лабораторних та практичних робіт з дисципліни, а також підготовки до складання тематичних атестацій.

У вказівках стисло подано теоретичний матеріал, наведені приклади розв’язання задач, задачі для самостійного розв’язування, словник біологічних термінів та додатки. Методичні вказівки містить задачі різних типів: 

–        задачі на визначення послідовності нуклеотидів у ДНК та РНК;

–        задачі на визначення послідовності амінокислот у білку;

–        задачі на визначення молекулярної маси або довжини білка;

–        задачі на визначення довжини та маси ДНК;

–        задачі на порівняння маси білка і гена, що кодує цей білок;

–        задачі на визначення відсотка аденінових, гуанінових, цитозинових, тимінових нітратних основ у молекулі ДНК та інші.

Кожному типу задач передують теоретичні відомості та рекомендації щодо їх розв’язання.

Вказівки містять численні ілюстрації. Таблиці та схеми, що наведені у додатках, а також перелік рекомендованої літератури сприятимуть більш глибокому засвоєнню навчального матеріалу. Текстова частина супроводжується перехресними посиланнями, що дозволяє скоротити час пошуку необхідної інформації.

Електронний варіант збірника дозволить вам організувати самостійну роботу у зручному для вас режимі, вірно виконати завдання лабораторних і практичних робіт та якісно скласти тематичну атестацію.

Бажаємо вам успіху!

ПРИКЛАДИ РОЗВ’ЯЗАННЯ ЗАДАЧ

Для розв’язання задач з молекулярної біології потрібні знання щодо природи та структури нуклеїнових кислот (ДНК та РНК), процесів, що відбуваються під час синтезу білків, основних властивостей генетичного коду.

Ген – це ділянка молекули ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти) або РНК (рибонуклеїнової кислоти), яка кодує і передає генетичну інформацію. Ген визначає лише первинну структуру білка. Від первинної структури залежить конформація білка (вторинна, третинна, четвертинна структури).  

 Згідно із тривимірною моделлю структури

ДНК Уотсона-Кріка, молекала ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, які утворюють спіраль відносно однієї і тієї ж осі. Полінуклеотидні ланцюги – це полімерні молекули, мономерами яких є нуклеотиди. Кожний нуклеотид складається із трьох частин: нітратної основи, моносахариду пентози і залишку фосфатної кислоти. Якщо до складу нуклеотиду входить рибоза, то це рибонуклеотид, якщо дезоксирибоза – дезоксирибонуклеотид. Нітратні основи в ДНК і РНК бувають двох типів: пуринові – аденін (А) і гуанін (Г); піримідинові – цитозин (Ц), тимін (Т) і урацил (У). До складу ДНК входять А, Г, Т, Ц; до складу РНК– А, Г, У, Ц. Напрям ланцюгів взаємно протилежний. У полінуклеотидному ланцюзі нуклеотиди з’єднані між собою фосфодіефірними містками:

фосфат-йон – пентоза – фосфат-йон – пентоза...

Важлива ознака ДНК – здатність до самовідтворення, в основі якого лежить комплементарність. Комплементарність – відповідність основ у протилежних ланцюгах ДНК. Наприклад, якщо в першому ланцюгу на певному місці стоїть нуклеотид А, то у другому, тобто протилежному, на тому ж місці – нуклеотид Т, і на впаки. За такої умови між основами утворюМал. 1. Будова молекули ДНК ються два специфічні водневі зв’язки. Аналогічно нуклеотид Г комплементарний до ну-

клеотида Ц (три зв’язки)

Американський біохімік Е. Чаргафф у 1950 році встановив, що в молекулі ДНК кількість аденіну дорівнює кількості тиміну, а кількість гуаніну – кількості цитозину: А = Т і Г = Ц – правило Чаргаффа. Звідси роблять висновок, що А + Г = Т + Ц, тобто (А + Т) + (Г + Ц) = 100 %.

Мал. 2. Схема будови молекули ДНК у вигляді подвійного ланцюга (а) та лінійна (б): 1 – залишок 2-дезокси-β-D-рибозы; нітратні основи 2 –тимін, 3 – аденін, 4 – гуанін, 5 –  цитозин; 6 – залишки ортофосфорної кислоти.

Розміщення нуклеотидів в одному ланцюгу ДНК і між нуклеотидами двох ланцюгів таке, що місця з’єднання пари нуклеотидів знаходяться одне від одного на відстані 0,34 нм. На один виток спіралі припадає 10 пар нуклеотидів, а крок спіралі становить 3,4 нм. Діаметр подвійної спіралі дорівнює приблизно 20 нм. Відносна молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 атомних одиниць маси (а.о.м.), а маса амінокислоти – 100 а.о.м.

Розрізняють три типи рибонуклеїнових кислот (РНК): інформаційна, або матричан (іРНК), транспортна (тРНК) та рибосомальна (рРНК).

іРНК – є копією відповідної ділянки ДНК. Вона є матрицею для синтезу білкової молекули. Кожні три послідовні основи нуклеотидів іРНК називають кодоном, який кодує одну амінокислоту. Кодон іРНК комплементарний кодону ДНК. Генетичний код 20-ти основних амінокислот наведено в додатку 1, структурні формули – у додатку 2.

тРНК транспортує «свою» амінокислоту до зростаючого ланцюга поліпеп-

тиду і розпізнає відповідний кодон в іРНК. Оскільки для кожної амінокислоти є відповідна тРНК, то розпізнавання кодонів іРНК відбувається за допомогою антикодонів молекули тРНК. Антикодон – це три послідовних основи на антикодовій петлі тРНК, які комплементарні основам кодону іРНК:

тРНК: ... —А—А—Г—  – антикодон; іРНК: ... —У—У—Ц—  –кодон.

рРНК утворюють каркас, до якого приєднуються молекули білків рибосом. Вона специфічно пов’язується з комплементарними ділянками іРНК і тРНК і бере участь у процесі трансляції (зчитування інформації).

Мал. 3. Модель тривимірної будови тРНК

Транскрипція – процес перенесення генетичної інформації від ДНК до РНК. При цьому всі види РНК синтезуються відповідно до послідовності основ

ДНК, яка для РНК є матрицею. Транскрибується тільки один так званий

«+ланцюг» ДНК. Синтез РНК – складний процес, який включає стадії ініціації (початок синтезу РНК), елонгації (нарощування ланцюга РНК) і термінації (кінець синтезу РНК). У результаті синтезу утворюється молекула-попередник – гетерогенна ядерна РНК. Для утворення зрілої іРНК вона підлягає посттранскрипційному процесу – процесу дозрівання, під час якого відбувається модифікація по 5'-му і 3'-му положеннях ланцюга, сплайсинг (вилучення відповідних ділянок гена) і зшивання ділянок, скопійованих з екзонів ДНК. Так відбувається утворення зрілої іРНК.

Послідовність розміщення нуклеотидів у ДНК та іРНК визначає послідовність включення амінокислот у поіліпетидний ланцюг. Ця відповідність лінійної будови обох хімічних систем (ДНК та іРНК) називається генетичним кодом. Код триплетний, тобто одній амінокислоті відповідають три нуклеотиди. Оскільки до складу ДНК входить 4 нітратних основи, а до складу білка – 20 амінокислот, то 

триплетний код утворює 4 · 4 · 4 = 64 різних кодони. Наприклад, у послідовності АААЦАЦГАГГТТАТЦГТА перші три основи ААА кодують амінокислоту 1, далі: ЦАЦ – 2, ГАГ – З, ГТТ – 4, АТЦ – 5, ГТА – 6. Генетичний код має такі характеристики: а) триплетність – одну амінокислоту кодують три нуклеотиди, розміщені поруч

(триплет в іРНК називають кодоном);

б) вродженість – кожну амінокислоту (крім метіоніну і триптофану) кодує більше, ніж один триплет;

в) колінеарність – послідовність триплетів нуклеотидів точно відповідає послідовності амінокислотних залишків у поліпептиді;

г) неперехресність – два розміщені

поруч триплети (шість нуклеотидів) кодують лише дві амінокислоти;

ґ) універсальність – для неклітинних і

клітинних форм життя.

Триплет АУТ в іРНК є стартовим кодоном, а кодони УАГ, УАА та УГА– кодонами-термінаторами (означають кінець синтезу поліпептиду). Тривалість синтезу однієї білкової молекули залежить від кількості амінокислот у її складі. У молекулі бі лка попередня амінокислота приєднується

Мал. 4. Подвоєння молекули ДНК до наступної протягом 0,2 секунди (один «крок» рибосоми).

Трансляція – процес декодування іРНК, у результаті якого інформація з «мови» послідовності нуклеотидів іРНК перекладається на «мову» амінокислотної послідовності білків. Декодування здійснюється шляхом комплементарного зв’язку антикодону тРНК з кодоном іРНК. При цьому амінокислота, яку принесла із собою тРНК, шляхом пептидного зв’язку приєднується до поліпептидного ланцюга, що синтезується. Отже, схема послідовності передачі спадкової інформації з ДНК на білок така:

ДНК: —ТТТ—ТЦГ—ТАЦ—ЦЦЦ—АЦЦ—

      ||| ||| ||| ||| |||

         —ААА—АГЦ—АТГ—ГГГ—ТГГ— іРНК:—УУУ—УЦГ—УАЦ-ЦЦЦ-АЦЦ— тРНК: ААА АГЦ АУТ ГГТ УГГ

                Білок:—фен—сер—тир—прол—трип—

Щоб визначити амінокислоту, кодовану тим чи іншим кодоном іРНК, слід скористатися додатком 1: першу літеру кодона знаходимо в стовпчику зліва, наступну – в одному із чотирьох центральних стовпчиків таблиці, а останню – у стовпчику справа. Провівши уявні лінії від кожної зі згаданих літер, знаходимо на їх перетині комірку, де поряд із шуканим кодоном є скорочений запис амінокислоти, яку він кодує. З наведених 64 кодонів 61 відповідає тій або іншій амінокислоті, а решта – сигнали термінації, їх ще називають нонсенс-кодонами, тому що вони не визначають ніякої амінокислоти. Якщо амінокислота кодується більше, ніж одним кодоном, то код вироджений. Як правило, у кодонів, які визначають одну й ту ж амінокислоту, перші дві нітратні основи (перші дві літери коду) однакові, а третя може бути іншою. Наприклад, ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА і ЦЦГ кодують пролін (під час розв’язування задач слід надавати перевагу першому кодону).

Для прикладу наведено розв’язання типової задачі. Відносну молекулярну масу низькомолекулярних білків обчислимо за даними амінокислотного складу. У цьому разі вибирають ту амінокислоту, вміст якої в білку мінімальний. За даними елементарного та амінокислотного складу спочатку обчислюють мінімальну відносну молекулярну масу за формулою:

Ar

Mr= 100 w

де Mr – мінімальна відносна молекулярна маса білка;  Ar – відносна атомна або молекулярна маса компонентів;  w – масова частка компонента (%).

У будові молекули білка може бути один або кілька атомів металічного елемента (Fe, Zn, Cu тощо). Знаючи кількість атомів металічного елемента або амінокислотних залишків у молекулі, можна обчислити дійсну відносну молекулярну масу даного білка, помноживши мінімальну відносну молекулярну масу білка на кількість компонентів (амінокислот).

1. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ  ТА ПОСЛІДОВНОСТІ НУКЛЕОТИДІВ У ДНК ТА РНК

Задача 1. Однин з ланцюгів молекули ДНК має такий порядок нуклеотидів: 

АЦГ–ТАГ–ЦТА–ГЦГ

Напишіть порядок нуклеотидів в комплементарному ланцюзі.

Розв’язання:

          Відомо, що два ланцюги в молекулі ДНК поєднуються водневими зв’язками між комплементарними нуклеотидами (А—Т, Г—Ц). Порядок нуклеотидів у відомому ланцюзі ДНК (перший рядок):

А Ц Г Т А Г Ц Т А Г Ц Г Т Г Ц А Т Ц Г А Т Ц Г Ц 

Другий рядок — порядок нуклеотидів у комплементарному ланцюзі ДНК.

Відповідь: порядок нуклеотидів в комплементарному ланцюзі ДНК є таким:

ТГЦ—АТЦ—ГАТ—ЦГЦ

Задача 2. Фрагмент ланцюга А білка нормального гемоглобіну складається із 7 амінокислот, розміщених у такій послідовності: 

вал—лей—лей—тре—про—глн—ліз.

1)     Яка будова фрагмента іРНК, що є матрицею для синтезу цього фрагмента молекули гемоглобіну?

2)     Яка будова фрагмента ДНК, що кодує дану іРНК?

Розв’язання-відповідь:

               Білок: —вал—лей—лей—тре—про—глн-ліз                 іРНК: —ГУУ—УУА—УУА-АЦУ-ЦЦУ—ЦАА-ААА

ДНК: —ЦАА—ААТ—ААТ—ТГА—ГГА—ГТТ-ТТТ-

      ||| ||| ||| ||| ||| ||| |||           —ГТТ—ТТА—ТАА—АЦТ—ЦЦТ—ЦАА-ААА-

Мал. 4. Просторова модель молекули гемоглобіну (субодиниці забарвлені в різний колір)

          Задача 3. Визначте антикодони тРНК, які беруть участь у, синтезі білка, кодованого таким фрагментом ДНК: 

АЦГ—ГТТ—АТГ—АГА—ТЦА.

Розв’язання:

    Кодуючий фрагмент ДНК: АЦГ-ГГТ—АТГ-АГА—ТЦА;                      іРНК: УГЦ—ЦЦА—УАЦ—УЦУ—АГУ.            Антикодони тРНК: АЦГ ГГУ АУГ АГА УЦА. Відповідь: антикодони тРНК: АЦГ ГГУ АУГ АГА УЦА.

 Задача 4. Поліпептид складається з 10 амінокислот, розміщених у такій послідовності: глн—про—ала—сер—мет—три—асп—глі—асн—гіс. Визначте структуру іРНК, яка кодує даний поліпептид.

Розв’язання-відповідь:

Поліпептид: глн—про—ала—сер—мет—три—асп—глі—асн—гіс.        іРНК: ЦАА-ЦЦУ—ГЦУ-УЦУ-АУГ—УГГ-ГАУ-ГГУ-ААУ-ЦАУ.

Мал. 5. Білки можна уявити у вигляді намиста, а амінокислоти у вигляді окремих намистинок

 Задача 7. Фрагмент молекули білка адренокортакотропного гормону людини (АКТГ) має будову: сер—тир—сер—мет. Визначте послідовність антикодонів у тРНК, які беруть участь у біосинтезі цього фрагмента АКТГ.

Розв’язання-відповідь:

Білок: сер—тир—сер—мет   іРНК: УЦУ—УАУ—УЦУ—АУТ 

 тРНК: АГА АУА АГА УАЦ

 Задача 5. Фрагмент одного з поліпептидних ланцюгів ферменту підшлункової залози (рибонуклеази) складається з 9 амінокислот: 

глі—асп—про—тир—вал—про—вал—гіс—фен.

Визначте будову ділянки іРНК, яка кодує цей поліпептидний ланцюг, і типи тРНК, що беруть участь у синтезі білка.

Розв’язання-відповідь:

Білок: глі—асп—про—тир—вал—про—вал—гіс—фен.   іРНК: ГГУ—ГАУ-ЦЦУ-УАУ-ГУУ-ЦЦУ—ГУУ-ЦАУ-УУУ. 

 тРНК: ЦЦА—ЦУА-ГГА—АУА-ЦАА—ГТА—ЦАА-ГУА-ААА.

Мал. 6. Третинна структура молекули рибонуклеази

Задача 8. Фрагмент молекули білка міоглобіну містить амінокислоти в такій послідовності: ала—глу—тир—сер—глн. Визначте структуру фрагмента ДНК, яка кодує цю послідовність амінокислотних залишків. Розв’язання-відповідь:

    Білок: ала—глу—тар—сер—гли      іРНК: ГЦУ—ГАА—УАУ—УЦУ—ЦАА       ДНК: ЦГА—ЦТТ—АТА—АГА—ГТТ

           ||| ||| ||| ||| |||

           ГЦТ—ГАА—ТАТ—ТЦТ—ЦАА

Мал. 7. Третинна структура молекули міоглобіну

 Задача 9. Гормон росту людини (соматотропін) — білок, що містить 191 амінокислоту. Скільки кодуючих нуклеотидів і триплетів входить до складу гена соматотропіну?

Розв’язання:

Одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів, отже, до складу гена соматотропіну входить 191 триплет.

191 · 3 = 573 (нуклеотиди) – один ланцюг;  573 · 2 = 1146 (нуклеотидів) – обидва ланцюги.

Відповідь: до складу гена соматотропіну входить 191 триплет, що містить 1146 нуклеотидів (обидва ланцюги гена).

Мал. 8. Гормон соматотропін стимулює ріст та розвиток організму

2. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ ПОСЛІДОВНОСТІ АМІНОКИСЛОТ У БІЛКУ

          Задача 10. Фрагмент першого ланцюга ДНК має таку нуклеотидну послідовність: ТАЦАГАТГГАГТЦГЦ. Визначте послідовність мономерів білка, закодованого фрагментом другого ланцюга ДНК.

Розв’язання:

ДНК: —ТАЦ—АГА—ТГГ—АГТ—ЦГЦ—

      ||| ||| ||| ||| |||          —АТГ—ТЦТ—АЦЦ—ТЦА—ГЦГ—

                іРНК: —УАЦ—АГА—УГГ-АГУ-ЦГЦ—

               Білок: —тир—арг—трип-сер—арг—

 Відповідь: послідовність мономерів білка: тирозин–аргінін–триптофан– серин–аргінін.

         Задача 11. Некодуючий ланцюг молекули ДНК має таку будову: 

ГАГ—АГГ—ЦГТ—АГА—ЦГТ.

Визначте будову відповідного фрагмента молекули білка, синтезованої за участю кодуючого ланцюга ДНК.

Розв’язання:

ДНК: —ГАГ—АГГ—ЦГТ—АГА—ЦГГ—

      ||| ||| ||| ||| |||          —ЦТЦ—ТЦЦ—ГЦА—ТЦТ—ГЦЦ—

                іРНК: —УАЦ—АГА—УГГ-АГУ-ЦГЦ—                Білок: —глу—арг—арг-арг—арг—

 Відповідь: відповідна частина молекули білка складається з таких амінокислот: глутамінова кислота—аргінін—аргінін—аргінін—аргінін.

         Задача 12. Перший ланцюг фрагмента гена має таку структуру: 

ТАТ—ТЦТ—ТТТ—ТГТ—ГГА—ЦГЦ...

1)                 Вкажіть структуру відповідного фрагмента молекули білка, синтезованого за участю другого ланцюга ДНК.

2)                 Як зміниться структура фрагмента синтезованого білка, якщо в першому ланцюгу ДНК під дією хімічних факторів випаде 11-й нуклеотид?

Розв’язання:

1)     перший ланцюг ДНК: —ТАТ—ТГЦ—ТТТ—ТГТ—ГГА—ЦГЦ—

                           ||| ||| ||| ||| ||| |||      другий ланцюг ДНК: —АТА—АГА—ААА—АЦА—ЦЦТ—ГЦГ-                 іРНК: —УАУ—УЦУ—УУУ-УГУ-ГГА—ЦГЦ                Білок: —тир—сер—фен-цис—глі—арг

2)     Під дією хімічних факторів у першому ланцюгу ДНК випав одинадцятий нуклеотид:

   перший ланцюг ДНК: —ТАТ—ТГЦ—ТТТ—ТТГ—ГАЦ—ГЦ…

      ||| ||| ||| ||| ||| ||  

   другий ланцюг ДНК: —АТА—АГА—ААА—ААЦ—ЦТГ—ЦГ…                 іРНК: —УАУ—УЦУ—УУУ-УУГ-ГАЦ—ГЦ…

               Білок: —тир—сер—фен-лей—асп—  Відповідь: 

1)                амінокислотний склад молекули білка: тирозин–серин–фенілаланін–цистеїн–гліцин–аргінін;

2)                після випадання 11-го нуклеотиду у першому ланцюгу ДНК структура фрагмента синтезованого білка набуде такого вигляду:  тирозин—серин—фенілаланін—лейцин—аспарагінова кислота.

         Задача 13. Ланцюг ДНК, що кодує білок, має таку будову: 

ГТТ—ЦТА—ААА—ГГГ—ЦЦЦ—…

Визначте:

1)     Яку послідовність мономерів матиме кодований білок? 

2)     Як зміниться склад білка, якщо під впливом опромінювання між восьмим і дев’ятим нуклеотидами ДНК стане нуклеотид Т?

Розв’язання:

1)                кодуючий ланцюг ДНК: —ГТТ—ЦТА—ААА—ГГГ—ЦЦЦ—                      іРНК: —ЦАА—ГАУ—УУУ-ЦЦЦ-ГГГ—

                Білок: —глн—асп—фен-про—глі—

2)                Визначаємо склад молекули білка, після того, як під впливом опромінювання між восьмим і дев’ятим нуклеотидами ДНК стане нуклеотид Т:

   кодуючий ланцюг ДНК: —ГТТ—ЦТА—ААТ—АГГ—ГЦЦ—Ц…

 іРНК: —ЦАА—ГАУ—УУА-УЦЦ-ЦГГ—Г…                  Білок: —глн—асп—лей-сер—арг—

              Відповідь: 1) Послідовність мономерів поліпептиду:  глутамін—аспарагінова кислота—фенілаланін—пролін—гліцин.

2) Склад молекули білка після опромінення фрагмента ДНК: 

глутамін—аспарагінова кислота—лейцин—серин—аргінін.

3. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНОЇ МАСИ                      ТА ДОВЖИНИ БІЛКА

          Задача 14. Гемоглобін містить 0,34% Феруму (Fе). Обчисліть мінімальну відносну молекулярну масу гемоглобіну.

Розв’язання:

Відносна атомна маса Феруму – 56. Склавши пропорцію, визначаємо мінімальну відносну молекулярну масу білка:

0,34 частини Феруму відповідають 100 частинам гемоглобіну;  56 частин Феруму відповідають х частинам гемоглобіну;

0,34: 100 = 56: х

х =  =16471

Відповідь: мінімальна відносна молекулярна маса гемоглобіну становить 16471 атомних одиниць маси.

Мал. 8. Четвертинна структура молекули гемоглобіну

Задача 15.  Фрагмент першого ланцюга ДНК має такий нуклеотидний склад: 

ГГГ—ЦАТ—ААЦ—ГЦТ...

Визначте:

1)   Послідовність нуклеотидів у відповідному фрагменті другого ланцюга.

2)   Довжину фрагмента ДНК.

3)   Частку (у %) кожного нуклеотида у фрагменті ДНК.

Розв’язання-відповідь:

1)   перший ланцюг ДНК: ГГГ—ЦАТ—ААЦ—ГЦТ

     ||| ||| ||| ||| 

   другий ланцюг ДНК: ЦЦЦ—ГТА—ТТГ-ДГА

2)   Довжина фрагмента ДНК становить: 12 · 0,34 = 4,08 (нм).

3)   Усіх нуклеотидів у фрагменті ДНК – 24. З них аденіну й тиміну по 5, а цитозину й гуаніну – по 7. Звідси:

Відповідь: у фрагменті ДНК частка аденіну й тиміну – по 20,83%, цитозину й гуаніну – по 29,17%.

Задача 16. Визначте відносну молекулярну масу й довжину гена, який кодує білок з відносною молекулярною масою 280 000.

Розв’язання:

1) Визначаємо кількість амінокислот у складі даного білка:

280000: 100 = 2800 (амінокислот). 2) Визначаємо кількість нуклеотидів в одному ланцюгу гена, що кодує даний білок: 

2800 · 3 = 8400 (нуклеотидів).

3) Визначаємо довжину гена, який кодує даний білок: 

l(гена) = 8400 · 0,34 = 2856 (нм). 4) Визначаємо кількість нуклеотидів в обох ланцюгах гена: 

8400 · 2 = 16800 (нуклеотидів). 5) Визначаємо відносну молекулярну масу гена (обидва ланцюги):

Мr(гена) = 16800 · 345 = 5796000 (а.о.м.)

Відповідь: Відносна молекулярна маса гена, який кодує даний білок, становить 5796000, довжина цього гена – 2856 нм.

Задача 17. Відносна молекулярна маса одного з ланцюгів ДНК становить 119025 а.о.м.

1) Визначте кількість амінокислот – мономерів білка, закодованого в цьому ланцюгу ДНК. 2) Скільки триватиме трансляція молекули цього білка?

Дано:                                                                           Розв’язання:

Mr(ланцюга гена) = 119025 а.о.м. 1) Визначаємо кількість нуклеотидів у даному Mr(нуклеотида) = 345 а.о.м. ланцюзі ДНК:

t(однієї амінокислоти) = 0,2 с                     119025: 345 = 345 (нуклеотидів).

Знайти: Визначаємо кількість мономерів (амінокислот) N(мономерів) – ?  у даній молекулі білка:

t(трансляції) – ?  345: 3 = 115 (амінокислот).     2) Визначаємо час трансляції молекули білка:

t(трансляції) = 115 · 0,2 = 23 (с)

Відповідь: 1) Кількість мономерів білка, закодованого в цьому ланцюгу ДНК, становить 115. 2) Трансляція молекули цього білка триватиме 23 с.

          4. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ ТА МАСИ ДНК

          Задача 18. До складу білка входить 800 амінокислот. Визначте довжину гена, який кодує синтез цього білка?

Дано:                                                                           Розв’язання:

Склад білка – 800 амінокислот; 1) Визначаємо кількість нуклеотидів в одному l(нуклеотида) = 0,34 нм. ланцюгу гена, який кодує даний білок: 

Знайти:      800 · 3 = 2400 (нуклеотидів). l(гена) – ?     2) Визначаємо довжину гена:           l(гена) = 2400 · 0,34 = 816 (нм).

Відповідь: довжина гена, який кодує синтез даного білка, становить 816 нм.

          Задача 19. Визначте довжину гена, що кодує білок нормального гемоглобіну, у своєму складі містить 287 амінокислот?

Дано:                                                                           Розв’язання:

Склад білка – 287 амінокислот; 1) Визначаємо кількість нуклеотидів в одному l(нуклеотида) = 0,34 нм. ланцюгу гена, який кодує даний білок: 

Знайти:      287 · 3 = 861 (нуклеотидів). l(гена) – ?       2) Визначаємо довжину гена:           l(гена) = 861 · 0,34 = 292,74 (нм).

Відповідь: довжина гена, який кодує синтез даного білка, становить 292,74 нм.

Задача 20. Білок вазопресин (гормон гіпофізу, який підвищує кров’яний тиск та посилює діурез) складається з 9 амінокислот і кодується такою послідовністю нуклеотидів: ТТТ—ТАТ—ТГТ—ГАА—ГАТ —ТГТ—ЦЦГ— ЦГТ — ГТТ. 

Визначте:

1)   Кількість нуклеотидів і триплетів у ДНК. 

2)   Довжину гена, який кодує вазопресин. 3) Амінокислотний склад вазопресину.

Розв’язання:

1)   Кількість триплетів дорівнює кількості амінокислот – 9. Визначаємо кількість триплетів у двох ланцюгах цієї’ ДНК: 9 · 2 = 18 (триплетів). Визначаємо кількість нуклеотидів у двох ланцюгах цієї ж ДНК: 18 · 3 = 54(нуклеотиди).

Відповідь: 54 нуклеотиди, 18 триплетів.

2)   Визначаємо довжину гена, який кодує вазопресин: 27 · 0,34 = 9,18 (нм). Відповідь: довжина гена, який кодує вазопресин, становить 9,18 нм.

3)   Визначаємо амінокислотний склад вазопресину:

ДНК: —АЦА—АТА—ААА—ЦТТ—ЦТА—АЦА—ГГА—ГЦА—ЦЦА—       ||| ||| ||| ||| ||| ||| ||| ||| |||

     —ТГТ—ТАТ—ТТТ—ГАА—ГАТ—ТГТ—ЦЦТ—ЦГТ—ГГТ—         іРНК: —АЦА—АУА—ААА—ЦУУ—ЦУА—АЦА—ГГА—ГЦА—ЦЦА—

       Білок: —тре—ілей—ліз—лей—лей—тре—глі—ала—про—

          Відповідь:   амінокислотний   склад          вазопресину:        треонін—ізолейцин— лізин—лейцин—лейцин—треонін—гліцин—аланін—пролін.

 Задача 21. Довжина фрагмента ДНК становить 1530 нм. Скільки в ньому закодовано білкових молекул, які складаються в середньому із 300 амінокислотних залишків?

Розв’язання:

1) Визначаємо кількість нуклеотидів у ланцюгу даного фрагмента ДНК:

1530 : 0,34 = 4500 (нуклеотидів). 2) Визначаємо кількість амінокислот, кодованих даним фрагментом ДНК:

4500 : 3 = 1500 (амінокислот).

3) Визначаємо, скільки білкових молекул по 300 амінокислот кожна може закодувати даний фрагмент ДНК: 

1500 : 300 = 5 (молекул).

Відповідь: закодовано 5 білкових молекул.

Задача 22. Білок складається зі 124 амінокислот. Порівняйте відносні молекулярні маси білка та гена, який його кодує.

Розв’язання:

Визначаємо відносну молекулярну масу білка:

124 · 100 = 12400.

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена, що кодує даний білок:

124 · 3 · 2 = 744 (нуклеотиди).

Визначаємо відносну молекулярну масу гена: 

744 · 345 = 256 680.

Визначаємо, у скільки разів ген важчий за білок: 

256 680: 12400 = 20,7 (рази).

Відповідь: відносна молекулярна маса гена у 20,7 рази більша, ніж кодованого ним білка.

 5. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСОТКА АДЕНІНОВИХ, ГУАНІНОВИХ, ЦИТОЗИНОВИХ, ТИМІНОВИХ НІТРАТНИХ ОСНОВ У МОЛЕКУЛІ ДНК

          Задача 23. У фрагменті ДНК знайдено 1120 аденінових нуклеотидів, що становить 28% загальної кількості нуклеотидів.

1)                 Скільки в даному фрагменті міститься гуанінових, цитозинових, тимінових нуклеотидів? 2) Визначте довжину і відносну молекулярну масу цього фрагмента ДНК.

Розв’язання:

1) 3а правилом Чаргаффа та принципом комплементарності, маємо:

Т = А = 1120 нуклеотидів = 28%. Визначаємо відсоток Г- і Ц-нуклеотидів (кожного окремо) в даному фрагменті ДНК:

                                                                                                                  100%−(А+Т)      100%−(А+Т)

                                                                                            Г=Ц=                          =                         =22%

                                                                                                                                  2                         2

Г = Ц = 22%

Визначаємо кількість Г- і Ц-нуклеотидів (кожного окремо) у даному фрагменті ДНК:

1120 нуклеотидів – 28% х нуклеотидів – 22%

1120 22%

х =     = 880 (нуклеотидів) 28%

Г = Ц = 22% = 880 нуклеотидів 2) Визначаємо довжину фрагмента ДНК: l(фрагмента) = (1120 + 880) · 0,34 = 680 (нм)

Визначаємо відносну молекулярну масу даного фрагмента ДНК (обох ланцюгів):

Мr(фрагмента) = (1120·2 + 880·2)·345 = 1380000

Відповідь: 1) Тимінових нуклеотидів— 1120, гуанінових і цитозинових – по 880.

2)                 Довжина фрагмента ДНК – 680 нм; відносна молекулярна маса – 1380000 а.о.м.

Мал. 9. Нуклеотиди: 1 – аденін, 2 – гуанін, 3- тимін, 4 – цитозин.

Задача 24. Встановлено, що іРНК має 30% аденіну, 18% гуаніну та 20% урацилу. Визначте частку (у %) кожного нуклеотиду у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК.

Дано: Розв’язання:

А_іРНК = 30% Визначаємо відсоток цитозинових нуклеотидів у Г_іРНК = 18% даній іРНК:

У_іРНК = 20% ЦіРНК = 100% – (АіРНК + УіРНК + ГіРНК) =  = 100% – (30% + 20% + 18%) = 32%. 

Визначаємо відсоток аденінових і тимінових нуклеотидів (окремо) у фрагменті ДНК:

АіРНК +УіРНК 30%+20%

                                                                                             ^А_ДНК =^Т _ДНК =                      =                   =25%

                                                                                                                                               2                    2

Визначаємо відсоток гуанінового і цитозинового нуклеотидів (окремо) у фрагменті ДНК:

Г _ДНК =Ц _ДНК =ГіРНК +ЦіРНК =18%+32%=25%

                                                                                                                                                  2                     2

Г_ДНК = Ц_ДНК = 25%

Відповідь: Частка кожного нуклеотиду у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК становить 25%.

ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО РОЗВ’ЯЗУВАННЯ

Під час розв’язання задач необхідно пам’ятати:

•      довжина одного нуклеотида, або відстань між двома сусідніми вздовж осі ДНК, становить 0,34 нм;

•      середня молекулярна маса одного нуклеотида 345 умовних одиниць;

•      середня молекулярна маса однієї амінокислоти дорівнює 100 умовних одиниць;

•      молекула білка в середньому складається з 200 амінокислот;

•      кожну амінокислоту в білковій молекулі кодує триплет нуклеотидів і-РНК (під час трансляції);

•      для визначення довжини гена (l) враховують кількість нуклеотидів, яка міститься в одному ланцюзі ДНК;

•      для визначення молекулярної маси гена (Mr) враховують кількість нуклеотидів, що міститься у двох ланцюгах ДНК;

•      трансляція здійснюється згідно з генетичним кодом;

•      для всіх ДНК виконується правило Чаргаффа:

А = Т; Г = Ц; 

•      А + Г = Т + Ц (вміст пуринових нітратних основ – аденіну і гуаніну – дорівнює вмісту піримідинових  нітратних основ – тиміну і цитозину); • сума всіх нуклеотидів в молекулі ДНК (А + Т + Г + Ц) або РНК  (А + У + Г + Ц) становить 100%.

1. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ ТА ПОСЛІДОВНОСТІ НУКЛЕОТИДІВ У ДНК ТА РНК

         Задача 25. Ділянка поліпептидного ланцюга має таку будову: 

аланін—лізин—валін—серин—лейцин—метіонін.

Визначте послідовність нуклеотидів у ділянці ДНК, яка кодує цю частину ланцюга.

Задача 26. Визначте, які нуклеотиди іРНК кодують амінокислоти білкової молекули в такій послідовності:

а) валін—гліцин—лейцин—гістидин;

б) треонін — триптофан—серин—аланін;

в) лізин—метіонін—валін—пролін;

г) аланін—лейцин—лізин—треонін.

Задача 27. Фрагмент ланцюга А білка гемоглобіну складається із 7 амінокислот, розміщених у такій послідовності:  вал—лей—лей—тре—про—глн—ліз.

Яка будова ділянки іРНК, що є матрицею для синтезу цього фрагмента молекули гемоглобіну? Яка будова ділянки ДНК, що кодує дану іРНК?

Задача 28. Фрагмент молекули білка міоглобіну містить амінокислоти в такому порядку: ала—глу—тир—сер—глн.

Визначте структуру ділянки ДНК, яка кодує цю послідовність амінокислотних залишків. 

Задача 29. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот: аспаргін-ізолейцин-пролін-триптофан-лізин. Визначте одну з можливих послідовностей нуклеотидів у молекулі ДНК.

Задача 30. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот: аланін-цистеїн-валін-серин-гліцин-треонін. Визначте одну з можливих послідовностей нуклеотидів у молекулі ДНК.

Задача 31. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот: глутамін-фенілаланін-лейцин-тирозин-аргінін. Визначте одну з можливих послідовностей нуклеотидів у молекулі ДНК.

Задача 32. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот: гліцин-тирозин-аргінін-аланін-цистеїн. Визначте одну з можливих послідовностей нуклеотидів у молекулі ДНК

Задача 33. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот:

аспарагінова кислота-метіонін-глутамін-лізин. Визначте можливі послідовності нуклеотидів у молекулі ДНК.

Задача 34. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот:

пролін-глутамін-валін-триптофан. Визначте можливі послідовності нуклеотидів у молекулі ДНК.

Задача 35. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот:

серин-метіонін-треонін-глутамінова кислота. Визначте можливі послідовності нуклеотидів у молекулі ДНК.

Задача 36. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот:

тирозин-аланін-гістидин-фенілаланін. Визначте можливі послідовності нуклеотидів у молекулі ДНК.

Задача 37. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот:

серин-глутамін-аспарагін-триптофан. Визначте можливі послідовності нуклеотидів у молекулі іРНК.

38. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот:

метіонін-триптофан-пролін-треонін. Визначте можливі послідовності нуклеотидів у молекулі іРНК.

Задача 39. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот:

глутамін-валін-аланін-ізолейцин. Визначте можливі послідовності нуклеотидів у молекулі іРНК.

Задача 40. Ділянка молекули білку має наступну послідовність амінокислот:

аргінін-метіонін-триптофан-гістидін. Визначте можливі послідовності нуклеотидів в молекулі іРНК.

2. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ ПОСЛІДОВНОСТІ АМІНОКИСЛОТ    У БІЛКУ

Задача 41. Фрагмент гена ДНК має наступну послідовність нуклеотидів ТЦГГТЦААЦТТАГЦТ. Визначте послідовність нуклеотидів іРНК і амінокислот в поліпептидному ланцюзі білку.

Задача 42. Фрагмент гена ДНК має наступну послідовність нуклеотидів ТГГАЦАГГТТТЦГТА. Визначте послідовність нуклеотидів іРНК і амінокислот в поліпептидному ланцюзі білку.

Задача 43. Фрагмент гена ДНК має наступну послідовність нуклеотидів ТТТГТЦЦТААЦЦГГА. Визначте послідовність нуклеотидів іРНК і амінокислот в поліпептидному ланцюзі білку.

Задача 44. Фрагмент гена ДНК має наступну послідовність нуклеотидів ГТЦЦТААЦЦГГАТТТ. Визначте послідовність нуклеотидів іРНК і амінокислот в поліпептидному ланцюзі білку.

Задача 45. Фрагмент молекули іРНК має наступну послідовність нуклеотидів: УГЦААГЦУГУУУАУА. Визначте послідовність амінокислот в молекулі білку.

Задача 46. Фрагмент молекули іРНК має наступну послідовність нуклеотидів:

УГУАЦУГУЦАУАГУГ. Визначте послідовність амінокислот в молекулі білку

Задача 47. Фрагмент молекули іРНК має наступну послідовність нуклеотидів: ГЦАУГУАГЦААГЦГЦ. Визначте послідовність амінокислот в молекулі білку і її молекулярну масу.

Задача 48. Фрагмент молекули іРНК має наступну послідовність нуклеотидів: ГАГЦЦАААУАЦУУУА. Визначте послідовність амінокислот в молекулі білку і її молекулярну масу.

 49. Ділянка гена має таку будову: ЦГГЦГЦТЦААААТЦГТ. Запишіть склад відповідної ділянки того білка, інформація про який міститься в даному гені. Як відобразиться на будові білка видалення із гена четвертого нуклеотиду?

 Задача 50. Визначте іРНК та первинну структуру білка, закодованого в ділянці ДНК:

–Г – Т – Т – Ц – Т – А – А – А – А – Г – Г – Ц – Ц – А – Т –

якщо 5-й нуклеотид буде видалено, а між 8 та 9 нуклеотидами з’явиться тиміновий нуклеотид? 

Задача 51. Як зміниться структура білка, якщо з кодуючої його ділянки ДНК:        

Г – А – Т – А – Ц – Ц – Г – А – Т – А – А – А – Г – А – Ц …

видалити шостий та тринадцятий (зліва) нуклеотиди?

 Задача 52. Які зміни відбудуться в складі білка, якщо з кодуючої його ділянці ДНК:

Т – А – А – Ц – А – Г – А – Г – Г – А – Ц – Ц – А – А – Г…

між 10 та 11 нуклеотидами буде включено цитозину, між 13 та 14 – тимін, а на кінці поруч з гуаніном додасться ще один гуанін?

         Задача 53. Ділянка гена мала наступний склад нуклеотидів:

ТГГ—ТЦГ—ЦАГ—ГАГ—ГТГ—ТТТ—ААА.

Визначте, як зміниться склад кодованих нею амінокислот, якщо під впливом іонізуючої радіації:

а) вибити десятий зліва нуклеотид;

б) вибити 10, 11 і 12 нуклеотиди;

в) між десятим і одинадцятим нуклеотидами з’явиться аденіновий;

г) подвоїться десятий зліва нуклеотид?

3. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНОЇ МАСИ ТА ДОВЖИНИ БІЛКА

         Задача 54. Один з ланцюгів ДНК має відносну молекулярну масу 72 450.

Визначте кількість мономерів і відносну молекулярну масу білка, кодованого даним фрагментом ДНК.

Задача 55. Ділянка кодуючого ланцюга ДНК має молекулярну масу 209070 г/моль. Визначте кількість амінокислот закодованих в нім і молекулярну масу білку.

Задача 56. Ділянка кодуючого ланцюга ДНК має молекулярну масу 238050 г/моль. Визначте кількість амінокислот закодованих в нім і молекулярну масу білку.

57. Правий ланцюг ДНК має наступну послідовність нуклеотидів: ЦТАТАГТААЦАА. Визначте структуру фрагмента білку, синтезованого по лівому ланцюгу ДНК.

Задача 58. Лівий ланцюг ДНК має наступну послідовність нуклеотидів: ТГГААГЦТЦТАТ. Визначте структуру фрагмента білку, синтезованого по правому ланцюгу ДНК.

          4. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ ТА МАСИ ДНК І РНК

          Задача 59. До складу білка входить 240 амінокислот. Яка довжина й відносна молекулярна маса гена, що кодує даний білок?

Задача 60. Відносна молекулярна маса білка — 9000. Визначте довжину й відносну молекулярну масу гена, який кодує даний білок.

Задача 61. Альбумін сироватки крові людини має відносну молекулярну масу 68400. Визначте:

а) кількість нуклеотидів ДНК, які кодують цей білок;

б) довжину гена;

в) відносну молекулярну масу гена.

Задача 62. Відносна молекулярна маса білка — 8000. Визначте довжину й відносну молекулярну масу гена, який кодує даний білок.

Задача 63. Фрагмент молекули ДНК складається з 6000 нуклеотидів. Визначте довжину цього фрагмента ДНК.

Задача 64. Фрагмент молекули ДНК складається з 4500 нуклеотидів. Визначте довжину цього фрагмента ДНК.

Задача 65. Фрагмент молекули ДНК складається з 700 пар нуклеотидів. Визначте довжину цього фрагмента ДНК.

Задача 66. Фрагмент молекули ДНК складається з 560 пар нуклеотидів. Визначте довжину цього фрагмента ДНК.

Задача 67. Довжина ділянки молекули ДНК складає 850 нм. Визначте кількість нуклеотидів в одному ланцюзі ДНК.

Задача 68. Довжина ділянки молекули ДНК складає 272 нм. Визначте кількість нуклеотидів в одному ланцюзі ДНК.

Задача 69. Довжина ділянки молекули ДНК складає 544 нм. Визначте кількість нуклеотидів в ДНК.

Задача 70. Визначте молекулярну масу фрагмента ДНК якщо він складається з 900 нуклеотидів.

Задача 71. Визначте молекулярну масу фрагмента ДНК якщо він складається з 1400 нуклеотидів.

Задача 72. Молекулярна мас молекули ДНК складає 17250 г/моль Визначте кількість нуклеотидів в молекулі і її довжину.

Задача 73. Молекулярна мас молекули ДНК складає 13800 г/моль. Визначте кількість нуклеотидів в молекулі і її довжину.

Задача 74. Ділянка молекули іРНК складається з 300 нуклеотидів. Визначте його довжину.

Задача 75. Ділянка молекули іРНК складається з 420 нуклеотидів. Визначте його довжину.

Задача 76. Ділянка молекули іРНК складається з 480 нуклеотидів. Визначте його довжину і молекулярну масу.

Задача 77. Ген ДНК включає 450 пар нуклеотидів. Яка довжина, молекулярна маса гена і скільки амінокислот закодовано в ньому?

Задача 78. Ген ДНК включає 870 пар нуклеотидів. Яка довжина, молекулярна маса гена і скільки амінокислот закодовано в ньому?

Задача 79. Фрагмент ДНК має молекулярну масу 414000 г/моль. Визначте довжину фрагмента ДНК і число амінокислот закодованих в ньому.

Задача 80. Фрагмент ДНК має молекулярну масу 310500 г/моль. Визначте довжину фрагмента ДНК і число амінокислот закодованих в ньому.

Задача 81. Ділянка кодуючого ланцюга ДНК має молекулярну масу 217350г/моль. Визначте кількість амінокислот закодованих в ньому.

Задача 82. Скільки нуклеотидів містить ген ДНК, якщо в нім закодовано 135 амінокислот. Яка молекулярна маса цього гена і його довжина?

Задача 83. Скільки нуклеотидів містить ген ДНК, якщо в нім закодоване 111 амінокислот. Яка молекулярна маса цього гена і його довжина?

Задача 84. Яка молекулярна маса гена і його довжина, якщо в нім закодований білок з молекулярною масою 1500 г/моль?

Задача 85. Яка молекулярна маса гена і його довжина, якщо в нім закодований білок з молекулярною масою 42000 г/моль?

 5. ЗАДАЧІ НА ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСОТКА АДЕНІНОВИХ, ГУАНІНОВИХ, ЦИТОЗИНОВИХ, ТИМІНОВИХ НІТРАТНИХ ОСНОВ У МОЛЕКУЛІ ДНК

          Задача 86. На одному з ланцюгів ДНК синтезована іРНК, у якій А – 14%, Г – 20%, У – 40%, Ц – 26%, Визначте вміст нуклеотидів у молекулі ДНК (у %).

 Задача 87. Скільки аденінових, тимінових і гуанінових нуклеотидів міститься у фрагменті ДНК, якщо в ньому виявлено 950 цитозинових нуклеотидів, що становить 20% від загальної кількості нуклеотидів у цьому фрагменті ДНК? Яка його довжина і відносна молекулярна маса?

 Задача 88. Ділянка молекули ДНК містить 400 аденінових нуклеотидів, що становить 20% від загальної кількості нуклеотидів. Визначте, скільки в даному фрагменті тимінових, гуанінових та цитозинових нуклеотидів, а також довжину й відносну молекулярну масу даного фрагмента.

 Задача 89. У молекулі іРНК міститься 26% аденінових нуклеотидів, 6% — гуанінових, 40% — урацилових. Який нуклеотидний склад відповідної ділянки ДНК?

 Задача 90. У молекулі ДНК з відносною молекулярною масою 69000 на частку аденінових нуклеотидів припадає 8625. Визначте кількість нуклеотидів кожного виду, якщо відносна молекулярна маса одного нуклеотиду становить 345.

Задача 91. Фрагмент молекули ДНК складається з 3000 нуклеотидів, з них цитозинових нуклеотидів 650. Визначте довжину цього фрагмента і кількість аденінових, тимінових і гуанінових нуклеотидів.

Задача 92. Фрагмент молекули ДНК складається з 5760 нуклеотидів, з них тимінових нуклеотидів 1125. Визначте довжину цього фрагмента і кількість аденінових, гуанінових і цитозинових нуклеотидів.

Задача 93. Фрагмент молекули ДНК складається з 730 пар нуклеотидів, з них гуанінових нуклеотидів 425. Визначте довжину цього фрагмента і кількість аденінових, тимінових і цитозинових нуклеотидів.

Задача 94. Фрагмент молекули ДНК складається з 950 пар нуклеотидів, з них аденінових нуклеотидів 340. Визначте довжину цього фрагмента і кількість гуанінових, тимінових і цитозинових нуклеотидів.

Задача 95. У молекулі ДНК 15 % гуанінових нуклеотидів. Визначте кількість аденінових, цитозинових, тимінових нуклеотидів.

Задача 96. У молекулі ДНК 24 % тимінових нуклеотидів. Визначте кількість аденінових, цитозинових, гуанінових нуклеотидів.

Задача 97. Фрагмент молекули ДНК складається з 1000 нуклеотидів, з них аденінових нуклеотидів 23%. Визначте кількість гуанінових, тимінових і цитозинових нуклеотидів.

Задача 98. Фрагмент молекули ДНК складається з 2000 нуклеотидів, з них гуанінових нуклеотидів 18%. Визначте кількість аденінових, тимінових і цитозинових нуклеотидів.

Задача 99. Фрагмент молекули ДНК містить 210 аденінових нуклеотидів, що складає 10% від загальної кількості нуклеотидів. Визначити скільки в цьому фрагменті гуанінових, тимінових, цитозинових нуклеотидів і його молекулярну масу.

Задача 100. Фрагмент молекули ДНК містить 350 цитозинових нуклеотидів, що складає 28% від загальної кількості нуклеотидів. Визначити скільки в цьому фрагменті аденінових, гуанінових, тимінових нуклеотидів і його молекулярну масу.

СЛОВНИК ОСНОВНИХ ТЕРМІНІВ

Антикодон – триплет (тринуклеотид), ділянка в транспортній рибонуклеїнової кислоти (тРНК), що складається з трьох нуклеотидів. Спаровуючись з кодоном матричної РНК (мРНК), забезпечує правильне розташування кожної амінокислоти при біосинтезі білків.

Ген — ділянка ДНК, у матричному ланцюзі якого закодована інформація про первинну структуру одного поліпептидного ланцюга; матриця для синтезу усіх видів РНК. 

Генетичний код — система запису інформації про порядок амінокислот    в білковій    молекулі    у вигляді послідовності нуклеотидів ДНК або РНК.

ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) – високополімерна природна сполука, носій генетичної інформації. Молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, закручених один навколо іншого в спіраль. Ланцюги побудовані з великого числа мономерів нуклеотидів, специфічність яких визначається однією з чотирьох нітратних основ: аденіну, гуаніну, цитозину, тиміну.

Комплементарність — явище взаємного доповнення відповідних одна одній хімічних структур (макромолекул, молекул, радикалів), яке забезпечує зв’язок між ними на основі їхніх властивостей; властивість нітратних основ вибірково сполучатися між собою (А–Т (У), Ц–Г).

          Правило Чаргаффа – правило відповідності кількості пуринових (А + Г) нуклеотидів в молекулі ДНК кількості піримідинових (Т + Ц) нуклеотидів. Наслідок: в будь-якій дволанцюговій структурі кількість аденінових нуклеотидів дорівнює кількості тимінових (урацилових), а кількість гуанінових нуклеотидів дорівнює кількості цитозинових, тобто А = Т(У); Г = Ц.  

Редуплікація, реплікація — процес подвоєння ДНК відповідно до принципу комплементарності.

РНК (рибонуклеїнова кислота) – клас нуклеїнових кислот, лінійних полімерів нуклеотидів, до складу яких входять залишок фосфорної кислоти, рибоза (на відміну від ДНК, що містить дезоксирибозу) і нітратні основи — аденін, цитозин, гуанін і урацил (на відміну від ДНК, що містить замість урацилу –  тимін).

Транскрипція — перший етап біосинтезу білків, під час якого відбувається перенесення генетичної інформації. В його основі лежить процес переписування послідовності нуклеотидів ДНК у послідовність нуклеотидів матричної РНК відповідно до принципу комплементарності.

Трансляція — другий етап біосинтезу білків, під час якого відбувається передача генетичної інформації, записаної у вигляді послідовності нуклеотидів іРНК, через послідовність амінокислот поліпептидних ланцюгів білків. Процес синтезу білкової молекули відповідно до послідовності кодонів іРНК, здійснюється на рибосомах.

Триплет (кодон) – три нуклеотиду ДНК або іРНК, що розташовані поруч; кодують інформацію  про  певну амінокислоту. 

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Базова

1.     Барна І. Загальна біологія. Збірник задач. – Тернопіль: Видавництво «Підручники і посібники», 2008 – 736 с.

2.     Балан П.Г. Біологія. 10 клас: підруч. для загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту, акад. рівень / П. Г. Балан, Ю. Г. Вервес, В. П. Поліщук. – К.: Гененза, 2012. – 286 с.

3.     Межжерін С.В. Біологія: підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів (Профільний рівень) / С.В.Межжерін,  Я.О.Межжеріна,

Т.В.Коршевнюк – Київ: Планета книжок., 2010. – 231 с.

4.     Тагліна О. В. Біологія. 10 клас (рівень стандарту, академічний рівень). Підруч. для загальноосв. навч. закл. – X.: Вид-во «Ранок», 2010. – 256 с.

Допоміжна

1.     Бугай О.В. Біологія у визначеннях, таблицях і схемах. 7-11 класи / О.В. Бугай, А.Н. Микитюк, А.Г. Вовк. – Х.: Ранок, 2010. – 128 с.

2.     Довідник з біології / За ред. академіка НАН України К.М.Ситника. – К.: Наукова думка, 1998. – 682 с.

3.     Красильникова Т.В. Біологія. 10-11 класи. Наочний довідник. – К.; Х.: Веста, 2006. – 111 с.

4.     Овчинніков С.О. Збірник задач і вправ із загальної біології. – К.: Ґенеза, 2000. – 150 с.

5.     Шаламов Р.В. Біологія: Комплексний довідник / Р.В. Шаламов, Ю.Д. Дмитрієв, В.І.Підгорний. – Х.: Веста: Вид-во «Ранок», 2006. – 624 с.

ДОДАТОК 1

ГЕНЕТИЧНИЙ КОД

ДОДАТОК 2

-АМІНОКИСЛОТИ, ЯКІ ВХОДЯТЬ ДО СКЛАДУ БІЛКІВ

¹ зірочкою позначені незамінні амінокислоти