Розв'язання задач з молекулярної біології

Розв'язання задач з молекулярної біології

Вчитель 1 Етапи розв’ язування задачі

Для всіх ДНК комплементарними азотистими основами є А-Т, Г-Ц, які з’єднані водневими зв'язками (між А і Т – два водневі зв’язки, між Ц і Г – три водневі зв’язки). А + Г = Т + Ц (вміст пуринових азотистих основ – аденіну і гуаніну дорівнює вмісту піримідинових азотистих основ – тиміну і цитозину). До складу нуклеотидів усіх РНК входить А, Г, Ц, У (урацил замість азотистої основи тимін). Кожен «крок» подвійної спіралі ДНК становить 3,4 нм і в ньому укладається 10 пар азотистих основ (або нуклеотидів). Тобто довжина одного нуклеотиду, або відстань між двома сусідніми нуклеотидами вздовж осі ДНК, становить 0,34 нм. Середня молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 умовних одиниць.

Середня молекулярна маса однієї амінокислоти дорівнює 100 умовних одиниць. У деяких джерелах 110 умовних одиниць. Довжина однієї амінокислоти дорівнює 0,36 нм. Кожну амінокислоту в білковій молекулі кодує триплет нуклеотидів іРНК (під час трансляції ). Для визначення довжини гена (Lг) враховують кількість нуклеотидів, яка міститься в одному ланцюгу ДНК. Для визначення молекулярної маси гена (Мг) враховують кількість нуклеотидів, що містяться у двох ланцюгах ДНК.11. 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%Екзони – інформативні ділянки ДНК (їхня інформація реалізується під час трансляції), інтрони – неінформативні ділянки ДНК. Трансляція здійснюється згідно з генетичним кодом. Користуючись таблицею генетичного коду, можна встановити послідовність амінокислот у поліпептидній молекулі. Mr (гена) = Mr (нуклеотида) х N (нуклеотидів), L (гена) = L (нуклеотида) х N (нуклеотидів одного ланцюга ДНК), Mr (білка) = Mr (амінокислотнотного залишку) х N (амінокислотних залишків), L (білка) = L (амінокислотнотного залишку) х N (амінокислотних залишків).

Задача. У фрагменті ДНК знайдено 1120 аденілових нуклеотидів, що становить 28% загальної кількості нуклеотидів. Скільки в даному фрагменті міститься гуанінових, цитидилових, тимідилових нуклеотидів? Визначте довжину і відносну молекулярну масу цього фрагмента ДНК. За правилом Чаргаффа та принципом компліментарності, маємо: Т = А = 1120 нуклеотидів = 28 %Визначаємо відсоток Г- і Ц-нуклеотидів (кожного окремо) в даному фрагменті ДНК: Г = Ц =Розв`язання: Дано: А = 1120 нуклеотидів = 28 %;l(нуклеотида) = 0,34 нм;Mr (нуклеотида) = 345. Г - ? Т - ? Ц - ?l(фрагмента) - ?Mr (фрагмента) - ? Г = Ц = 22 %. Визначаємо кількість Г- і Ц-нуклеотидів (кожного окремо) у даному фрагменті ДНК:1120 нуклеотидів — 28 %;х нуклеотидів — 22 %;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 = 1 380 000 . Відповідь. 1. Тимінових нуклеотидів – 1120, гуанінових і цитозінових – по 880. 2. Довжина фрагмента ДНК – 680 нм; відносна молекулярна маса 1 380 000.

Задача. Установлено, що іРНК має 30 % аденіну, 18 % гуаніну та 20 % урацилу. Визначте частку (у %) кожного нуклеотиду у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК. Розв`язання: Дано: АіРНК = 30 %;ГіРНК = 18 %;УіРНК = 20 %. АДНК - ? ТДНК - ?ГДНК - ? ЦДНК - ?Визначаємо відсоток цитозинових нуклеотидів у даній іРНК: Визначаємо відсоток аденінових і тимінових нуклеотидів (окремо)у фрагменті ДНК: Визначаємо відсоток гуанінового і цитозинового нуклеотидів (окремо) у фрагменті ДНК: Відповідь. Частка кожного нуклеотиду у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК становить 25 %. ЦіРНК = 100% - (АіРНК+УіРНК+ГіРНК )=100% -(30%+20%+18%) = 32%. АДНК = ТДНК ГДНК = ЦДНК = 25 %.

Задача. Дано білок, що складається із 150 амінокислотних залишків.1. Скільки нуклеотидів містить ген, що кодує даний білок?2. Скільки кодонів матиме відповідна іРНК?3. Скільки часу триватиме трансляція даного білка на рибосомі?Розв`язання: Дано: Склад білка — 150 амінокислот;t(однієї амінокислоти) — 0,2 с. N(нуклеотидів) — ?N(кодонів в іРНК) — ?t(трансляції) — ?1. Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена (обидва ланцюги), що кодує даний білок: 150 ∙ 3 ∙ 2 = 900 (нуклеотидів).2. Одну амінокислоту кодує 1 кодон іРНК, отже, усіх кодонів — 150.3. Визначаємо тривалість трансляції даного білка на рибосомі: t(трансляції) = 150 ∙ 0,2 = 30 (с). Відповідь. 1. Ген, що кодує даний білок, містить 900 нуклеотидів. 2. Відповідна іРНК матиме 150 кодонів. 3. Трансляція триватиме 30 с.

Задача. Довжина фрагмента ДНК становить 1530 нм. Скільки в ньому закодовано білкових молекул, які складаються в середньому із 300 амінокислотних залишків?Розв`язання: Дано: Склад білка — 300 амінокислот;l(фрагмента ДНК) – 1530 нм;l(нуклеотида) – 0,34 нм. N(білкових молекул) — ?Визначаємо кількість нуклеотидів у ланцюзі даного фрагмента ДНК: 1530 : 0,34 = 4500 (нуклеотидів). Визначаємо кількість амінокислот, кодованих даним фрагментом ДНК: 4500 : 3 = 1500 (амінокислот). Визначаємо, скільки білкових молекул по 300 амінокислот кожна може закодувати даний фрагмент ДНК: 1500 : 300 = 5 (молекул). Відповідь. Закодовано 5 білкових молекул.

Дякую за увагу!