Практична робота № 1." Розв’язання елементарних вправ зі структури білків та нуклеїнових кислот"

Практична робота № 1

Тема:   Розв’язання елементарних вправ зі структури білків та нуклеїнових кислот

Вихідні дані для обчислень:

1. Довжина однієї пари нукпеотидів ДНК - 0,34 нм.

2. Молекулярна маса одного нуклеотиду - 350 Да. (345 а.о.)

3. Довжина однієї амінокислоти (АК) - 0,35 нм.

4. Молекулярна маса однієї АК (середня) -110 Да. (100 а.о.)

5. При розщепленні і окисленні 1 г жиру виділяється - 38,9 кДж.

6. При розщепленні і окисленні 1 г білка виділяється -17,6 кДж.

7. При розщепленні і окисленні 1 г вуглеводу виділяється -17,6 кДж.

8. Правила Чаргаффа: А+Г=Т+Ц; А=Т; Г=Ц; (А+Т)+(Г+Ц)=100%

І. Розв'язування вправ на знання комплементарності нуклеотидів у молекулі ДНК, РНК

1. Фрагмент правого ланцюга ДНК має такий нуклеотидний склад:

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

Яка послідовність нуклеотидів у другому ланцюгу ДНК? В молекулі і-РНК, яка транскриптується на цьому ланцюгу ДНК?

Розв'язання. За принципом комплементарності: А=Т, Г=Ц, А=У (і-РНК)

         лівий ланцюг  Т -А -А- Т- Г- Г-  А- Т- Ц- Ц- Г

                      і-РНК: А-У -У- А- Ц- Ц- У- А- Г- Г- Ц

II. Розв'язування задач на визначення довжини, молекулярної масиДНК                                             

1. Фрагмент ДНК містить 300 нуклеотидів. Визначте довжину і масу фрагмента ДНК.

Дано:

 n_нук = 300

l_нук= 0,34 нм

Мr_нук=350Да

l_ДНК = ?

 Мr_ДНК=?

Розв'язання:

1) l_ДНК= l_нук • n_нук       l= 300•0,34 = 1020 (нм)

2) Мr_ДНК = 300 • 2 • 350 = 210000 (Да)

Відповідь: Довжина фрагмента ДНК -1020 нм, маса-210000 Да.

III. Розв'язування задач на знання будови білків, знаходження їх молекулярної маси

1. Молекулярна маса пепсину 37620 Да. Яка довжина цього білка?

Дано:

Мг_білка = 37620 Да

1_АК = 0,35 нм

 Мr_АК=110Да

l_білка = ?

Розв'язання:

1. n_АК = Мг_білка / Мr_АК = 37620/110=342

      2)  l_білка = 1_АК •  n_АК =  342 • 0,35=119,7 (нм)                                                   

Відповідь:  Довжина білка  - 119,7 нм.

IV. Розв'язування задач на  знаходження числа нуклеотидів у молекулі ДНК

Задача 1. Фрагмент молекули ДНК містить 440 гуанілових нукпеотидів, що складає 22% від загальної кількості. Визначити, скільки в даному фрагменті молекули ДНК міститься цитидилових, аденілових, тимідилових нукпеотидів. Яку довжину і вагу має цей фрагмент ДНК?

Розв'язання.

1. Який вміст цитидилових нуклеотидів?   Ц = Г = 440шт.; Ц = Г = 22%.

2. Яке загальне число гуанілових і цитидилових нуклеотидів?  Г + Ц = 440 + 440 = 880 (шт.); Г + Ц = 22 + 22 = 44 (%).

3. Яке загальне число аденілових і тимідилових нуклеотидів? А + Т = 100 - 44 = 56(%).

4. Який вміст аденілових і тимідилових нуклеотидів?

А = Г= 56 : 2 = 28 (%).

880 шт. - 44%;

  X шт. - 56%;

X  = 880 • 56/ 44 = 1120 (шт.) - А + Т;

А = Т = 1120:2 = 560(шт.).

5. Яке загальне число нуклеотидів даного фрагмента ДНК?   1120 (А + Т) + 880 (Г + Ц) = 2000 (шт.), тобто 1000 пар.

6. Яка довжина фрагмента ДНК?

0,34•1000 = 340 (нм).                                                                        

7. Яка молекулярна вага фрагмента ДНК?    330 • 2000 = 660000 (дальтон).

Відповідь: В даному фрагменті ДНК міститься 440 цитидилових, 560 аденілових, 560 тимідилових нуклеотидів; довжина цього фрагмента ДКК 340 нм, його вага - 660000 дальтон.

Послідовність виконання роботи

1.  Білок рибонуклеаза складається з 224 аміно­кислот. Що важче: білок чи ген, який його кодує?

        2.  Молекулярна маса білка становить 100 000 даль­тон. Визначити довжину і молекулярну масу фрагмента молекули відповідного гена?

        3.  Білок містить 9 амінокислотних ланок. Яка його маса і довжина?

4.  Один із ланцюгів ДНК має молекулярну масу 68 310 дальтон. Визначити кількість мономерів білка, за­програмованого в цьому ланцюгу ДНК.

5.  Молекулярна маса білка становить 9500 дальтон. Визначити довжину гена, який кодує цей білок.

          6.  Ділянка ДНК має таку будову:   ТАГ- АТЦ – ЦТА- АГА- ГТЦ. Визначте послідовність нуклеотидів у синтезованій і-РНК, послідовність амінокислот у білковому ланцюгу.

7.  Фрагмент молекули ДНК містить 560 тимідилових нуклеотидів, що становить 28 % від загальної кількості нуклеотидів. Визначити: скільки у цьому фраг­менті аденінових, гуанілових, цитизилових нуклеотидів, а також розмір даного фрагмента.

          8.  У молекулі ДНК з відносною масою 69 000 на частку аденінових нуклеотидів припадає 8625. Визначити кількість нуклеотидів кожного виду, якщо молекулярна маса одного нуклеотида становить 345 дальтон.

           9. Одна молекула РНК вірусу складається із 158 амінокислот. Визначити довжину гена, який несе інфор­мацію про структуру білка; у скільки раз маса гена більша, ніж маса білка.

          10. Фрагмент молекули білка міоглобіну містить аміно­кислоти, розташовані у такому порядку: валін-аланін-глутамінова кислота-тирозин-серин-глутамін. Користуючись таблицею генетичного коду, напишіть структуру ділянки молекули ДНК, яка кодує цю по­слідовність амінокислот.

 11. Поліпептидний ланцюг складається з таких амінокис­лот: валін-лейцин-гістидин-серин-ізолейцин. Яка послідовність нукле­отидів у ланцюзі ДНК, що кодує даний білок?

 12. Білок окситоцин кодується такою послідовністю нук­леотидів ДНК: ТГТ-ТАТ-ТАТ-ГАА-ГАТ-ТГТ-ЦЦТ-ГАА-ГГТ. Визначте амі­нокислотний склад окситоцину.

І ВАРІАНТ  Завдання  1, 4, 5, 7, 11, 12.

ІІ ВАРІАНТ  Завдання  2, 3, 6, 8, 9, 10