Презентація"Розвязування задач"

Розв’язування елементарних вправ з молекулярної біології

·         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 азотистих основ – аденіну і гуаніну – дорівнює вмісту піримідинових  азотистих основ – тиміну і цитозину); ·         сума  всіх нуклеотидів в молекулі ДНК або РНК (А+Т+Г+Ц чи А+У+Г+Ц) становить 100%. ПІД ЧАС РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ТАКИХ ЗАДАЧ НЕОБХІДНО ПАМ’ЯТАТИ2

   Задача 1. Дано ряд нуклеотидів: А (аденін), Т (тимін), У (урацил), Ц (цитозин), Г (гуанін). Визначте, які входять до складу ДНК , які до складу РНК.   Розв'язок. У нуклеїнових кислотах тільки 4 азотистих основи. До складу ДНК і РНК входять наступні азотисті основи : ДНК - А (аденін) , Т (тимін) , Г (гуанін) , Ц (цитозин) РНК - А (аденін) , У (урацил) , Г (гуанін) , Ц (цитозин) . Видатний учений Е. Чаргафф визначив, що ці нуклеотиди в нуклеїнових кислотах розташовуються комплементарно, причому загальна кількість пуринів дорівнює загальній кількості піримідинів: (А + Т) + (Г + Ц) = 100% в ДНК ; (А + У) + (Г + Ц) = 100 % в РНК .3

Задача 2. На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в послідовності: А - А - Г - Т - Ц - Т - А - Ц - Г - А - Т - Г. Запишіть схему структури дволанцюгової молекули ДНК; поясніть, якою властивістю ДНК при цьому ви керувалися; яка довжина даного фрагмента ДНК. Примітка. Кожен нуклеотид займає 0,34 нм за довжиною ланцюга ДНК.   Розв'язок. Ділянка одного фрагмента дволанцюгової молекули ДНК виглядає так: А - А - Г - Т - Ц - Т - А - Ц - Г - А - Т - ГТ - Т - Ц - А - Г - А - Т - Г - Ц - Т - А - ЦДволанцюгова молекула ДНК будується за принципом комплементарності (доповнення). Визначаємо довжину даного фрагмента ДНК. До фрагменту входить 12 нуклеотидів, довжина кожного - 0,34 нм:0,34 · 12 = 4,08 нм.4

Задача 3. Частковий і -РНК гена інсуліну має наступний склад: УУУ - ГУУ - ГАУ - ЦАА - ЦАЦ - УУА - УГУ - ГГГ - УЦА - ЦАЦ. Визначте співвідношення (А + Т) : (Г + Ц) у фрагменті названого гена. Розв'язок.і -РНК - УУУ - ГУУ - ГАУ - ЦАА - ЦАЦ - УУА - УГУ - ГГГ - УЦА - ЦАЦДНКл.ц. - ААА - ЦАА - ЦТА - ГТТ - ГТГ - ААТ - АЦА - ЦЦЦ - АГТ - ГТГДНКп.ц. - ТТТ - ГТТ - ГАТ - ЦАА - ЦАЦ - ТТА - ТГТ - ГГГ - ТЦА - ЦАЦПідрахуємо кількість нуклеотидів в ДНК: А = 18 ; Т = 18 ; Г = 12 ; Ц = 12 .(А + Т ) : ( Г + Ц) = (18 + 18 ) : ( 12 + 12) = 36:24. 5

Задача 4. У молекулі ДНК виявлено 880 гуанілова нуклеотидів, які складають 22 % від загального числа нуклеотидів в цій ДНК. Визначте: а ) скільки інших нуклеотидів в цій ДНК? б) яка довжина цього фрагмента?    Розв'язок. 1)880 - 22% х - 100%х = ( 880 · 100) : 22;х = 4000;(А + Т) = 4000 - (Г + Ц) ;(А + Т) = 4000 - (880 · 2) ;(А + Т) = 2240 (нуклеотидів) ;А = Т = 2240 : 2 = 1120 (нуклеотидів) .2) для визначення довжини ДНК потрібно дізнатися, скільки всього нуклеотидів міститься в 1 ланцюзі:(880 + 880 + 1120 + 1120) : 2 = 20002000 · 0,34 = 680 (нм).6

Задача 5. Ділянка гена має таку послідовність нуклеотидів: ТТТ - ТАЦ - АЦА - ТГТ - ЦАГ. Визначте послідовність нуклеотидів і-РНК і послідовність амінокислот у білковій молекулі, яка синтезується під контролем цього гена .   Розв'язок. ДНК - ТТТ - ТАЦ - АЦА - ТГТ - ЦАГі -РНК-ААА - АУГ - УГУ - АЦА - ГУЦбілок -   ліз  -   мет   -  цис  -  тре  -  вал7

Задача 6. Яку довжину має ген, який кодує інсулін, якщо відомо, що молекула інсуліну має 51 амінокислоту, а відстань між нуклеотидами в ДНК складає 0,34 нм?   Розв'язок. Ген - ділянка ДНК, яка несе інформацію про інсулін. Одну амінокислоту кодує 3 нуклеотиди (триплет) ДНК. Визначаємо кількість нуклеотидів ДНК, які кодують інсулін:51· 3 = 153 (нуклеотиди)Розраховуємо довжину цього гену:0,34 · 153 = 52,02 (нм).8

 Задача 7. Білок складається зі 124 амінокислот. Порівняйте відносні молекулярні маси білка та гена, який його кодує. Дано: Склад білка – 124 амінокислоти; Мr(амінокислоти) = 100;Мr(нуклеотида) = 345. Мr(гена) - ? Мr(білка) - ?Розв’язання 1). Визначаємо відносну молекулярну масу білка:124 х 100 = 12400.2). Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена, що кодує даний білок: 124 х 3 х 2 = 744 (нуклеотиди).3). Визначаємо відносну молекулярну масу гена:744 х 345 = 256 680.4). 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 білка9

Задача 8. Гормон росту людини (соматотропін) – білок, що містить 191 амінокислоту. Скільки кодуючи нуклеотидів і триплетів входить до складу гена соматотропіну?Розв’язання. Одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів , отже, до складу гена соматотропну входить 191 триплет.191 х 3 = 573 (нуклеотиди) – один ланцюг;573 х 2 = 1146 (нуклеотидів) – обидва ланцюги. Відповідь. До складу гена соматотропіну входить 191 триплет, що містить 1146 нуклеотидів (обидва ланцюги гена).10