Розв'язання елементарних вправ із транскрипції та реплікації.

Розв'язання елементарних вправ із транскрипції та реплікації. Визначення довжини, маси, нуклеотидного складу молекул нуклеїнових кислот.

Задача 4. 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 - Г Т - Т - Ц - А - Г - А - Т - Г - Ц - Т - А - Ц Дволанцюгова 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.

 Задача 8 . Довжина фрагмента молекули ДНК дорівнює 20,4 нм. Скільки нуклеотидів в цьому фрагменті ? Розв'язок. У всіх організмів, крім деяких вірусів, молекула ДНК дволанцюгова, а розмір одного нуклеотиду становить 0,34 нм. Визначаємо кількість нуклеотидів в цьому фрагменті: 20,4 : 0,34 = 60 (нуклеотидів).

Задача 9. 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 - ЦАЦ ДНКл.ц. - ААА - ЦАА - ЦТА - ГТТ - ГТГ - ААТ - АЦА - ЦЦЦ - АГТ - ГТГ ДНКп.ц. - ТТТ - ГТТ - ГАТ - ЦАА - ЦАЦ - ТТА - ТГТ - ГГГ - ТЦА - ЦАЦ Підрахуємо кількість нуклеотидів в ДНК: А = 18 ; Т = 18 ; Г = 12 ; Ц = 12 . (А + Т ) : ( Г + Ц) = (18 + 18 ) : ( 12 + 12) = 36:24.

Задача 10. 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) І варіант    розв'язоку - Σ (Г) = Σ (Ц) = 880 (це 22%); На частку інших нуклеотидів припадає: 100 % - (22% + 22%) = 56 % , тобто по 28 %; Для обчислення кількості цих нуклеотидів складаємо пропорцію: 22% - 880 28% - х , звідси х = 1120 Σ (А ) = Σ (Т);

ІІ варіант розв'язоку  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 = 2000 2000 · 0,34 = 680 (нм).

Задача 11 . Дана молекула ДНК з відносною молекулярною масою 69 000, з них 8625 припадає на частку аденілових нуклеотидів. Знайдіть кількість всіх нуклеотидів в цій ДНК. Визначте довжину цього фрагмента .   Розв'язок. 1) 69000 : 345 = 200 ( нуклеотидів в ДНК) , 8625 : 345 = 25 ( аденілових нуклеотидів в цій ДНК) , Σ ( Г + Ц) = 200 - ( 25 +25 ) = 150 , тобто їх по 75; 2) 200 нуклеотидів у двох ланцюгах , значить в одній - 100. 100 · 0,34 = 34 (нм).

Задача 12. 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).

Задача 13. Дослідження показали, що в і-РНК міститься 34% гуаніну, 18% урацилу, 28% цитозину, 20% аденіну. Визначте відсотковий склад азотистих основ на ділянці ДНК, яка є мтрицею для данної і-РНК.     Розв'язок. Відомо, що 34% гуаніну в і-РНК, тоді в ДНК ланцюзі  (кодуючій) буде 34% цитозину, відповідно, 18% урацилу - 18% аденіну, 28% цитозину - 28% гуаніну, 20% аденіну - 20% тиміну (за принцепом комплементарності). А + Т та Г + Ц у кодуючій складає: А + Т = 18% + 20% = 38%, Г + Ц = 28% + 34% = 62%. У некодуючому ланцюзі ДНК добуткові показники будуть такі ж самі, тільки відсоток окремих основ беде оборотній: А + Т =  20% + 18% = 38%, Г + Ц = 34% + 28% = 62%. В обох ланцюгах у парах комплементарних основ буде донакова кількість, тобто А = Т = 19%, Г = Ц = 31%.

Задача 14 У фрагменті одного ланцюга молекули ДНК нуклеотиди розташовані у такій послідовності: ТТГ АГЦ АЦГ ГТА ААТ ЦГА. Побудуйте схему дволанцюгової ДНК. Яка довжина у нанометрах цього фрагмента? Яка маса дволанцюгового фрагмента? Розв'язання Застосовуючи принцип комплементарності, запишемо схему дволанцюгової ДНК:           ТТГ   АГЦ  АЦГ  ГТА   ААТ  ЦГА ААЦ  ТЦГ  ТГЦ   ЦАТ  ТТА   ГЦТ. Кожен нуклеотид займає 0,34 нм. Довжина дволанцюгового фрагмента дорівнює довжині одного ланцюга. В фрагменті 18 пар нуклеотидів, звідси довжина фрагмента ДНК дорівнює: 0,34 х 18 = 6,12 (нм). Кожний нуклеотид має молекулярну масу 345 а.о.м., звідси маса фрагмента ДНК: 345 х 36 =  12420 (а.о.м.).

Задача 15 Визначте молекулярну масу та довжину гена, якщо у ньому закодований поліпептид, молекулярна маса якого дорівнює 28000 а.о.м. Що має більшу масу – білок чи ген, що його кодує? Розв’язання Білок складається із 28000 : 100 = 280 амінокислот. Цей білок кодується одним із ланцюгів гена, який містить 280 х 3 = 840 нуклеотидів. Молекулярна маса гена (складається з двох ланцюгів ДНК) дорівнює 345 х 840 х 2 = 597600 а.о.м. Довжина гена дорівнює довжині одного з його ланцюгів: 0,34 х 840 = 285,6 (нм). Порівняємо масу гена та масу поліпептиду: 597600 : 28000 = 20,7, тобто маса гена приблизно у 21 разів більша ніж маса поліпептиду.

Транскрипція – переписування інформації з ДНК на РНК. Аденін (А) –Урацил (У) Гуанін (Г) – Цитозін (Ц) Якщо ДНК: АТГ ГАГ То РНК буде: УАЦ ЦУЦ Реплікація – подвоєння ДНК. Аденін (А) –Тимін (Т) Гуанін (Г) – Цитозін (Ц) Якщо один ланцюг ДНК: АТГ ГАГ То на ньому побудується другий ланцюг: ТАЦ ЦТЦ

Приклад вирішення завдань практичної роботи (варіант№1): 1) Послідовність для реплікації: АТГ ЦЦЦ ГТА ТТЦ ГГА ТАЦ ГГГ ЦАТ АЦЦ ЦЦТ 2)Послідовність для транскрипції: ТТЦ ГАГ ТТТ ААЦ ГЦА ААГ ЦУЦ ААА УТГ ЦГУ 3) ДНК містить 28% гуаніну. Скільки в її складі аденіну? Гуанін=Цитозін =по 28%, тобто 28%*2=56%, таким чином 100%-56%=44% - це вміст у % Аденіну та Тиміну, значить 44%:2=по 22% міститься А та Т в ДНК. 4) До складу молекули ДНК входить 100 000 нуклеотидів. Яка довжина цієї молекули? Розв'язання: Оскільки відстань між сусідніми азотистими основами становить 0,34 нм, то 100 000* 0,34 нм= 34 000 нм.