Відомості, що необхідні для розв’язання задач з молекулярної біології

Усі наведені нижче чисельні величини є усередненими.

1. Молекулярна маса нуклеотиду 345 г/моль.

2. Молекулярна маса амінокислоти 100 г/моль.

3. Відстань між сусідніми нуклеотидами ДНК, розташованими в одному ланцюжку, – 0,34 нм.

4. Довжина одного повного витка ДНК – 3,4 нм, тобто на один повний виток ДНК припадає 10 нуклеотидів одного ланцюжка ДНК і 10 нуклеотидів другого – разом 20.

5. Правило Чаргаффа:

А = Т; Г = Ц; А + Г = Т + Ц, отже, А/Т = Г/Ц = 1.

Приклади розв’язання задач

Задача 1. Фрагмент одного з ланцюгів ДНК має таку будову:

А А А Т А Г Ц Г Ц ...

Якою буде послідовність нуклеотидів у другому ланцюгу цієї молекули ДНК?

Розв’язання:

Послідовність нуклеотидів у другому ланцюгу ДНК визначається згідно з принципом комплементарності:

Т Т Т А Т Ц Г Ц Г ...

Задача 2. Фрагмент молекули ДНК містить 20% аденілових нуклеотидів у загальній кількості нуклеотидів. Усього в цьому фрагменті 700 аденілових нуклеотидів.

Визначте: а) кількість у цьому фрагменті гуанілових, цитидилових, тимінових нуклеотидів; б) розмір цього фрагмента.

Розв’язання:

а) А = Т; Т = 700; А + Т = 7000 + 700 = 1400.

1400 = 20 % + 20 % = 40 %.

Г + Ц = 2100; Г = Ц = 1050.

б) У цьому фрагменті 2100 + 1400 = 3500 нуклеотидів, тобто 1750 пар.

Довжина комплементарної пари 0,34 нм.

Довжина фрагмента молекули ДНК: 1750  0,34 нм = 595 нм.

Відповідь: Т = 700; Г = Ц = 1050; довжина фрагмента молекули ДНК 595нм.

Задача 3. Ділянка молекули ДНК має таку будову:

Ц А А Ц Г А А Г А Т Т Т Т Ц Т ...

Визначте первісну структуру поліпептидного ланцюга іРНК.

Розв’язання:

Визначаємо структуру іРНК, комплементарної даній ДНК, і розбиваємо її на триплети:

Г У У / Г Ц У / У Ц У / А А А / А Г А ...

За допомогою таблиці генетичного коду встановлюємо будову відповідного поліпептидного ланцюга:

Валін – Аланін – Серин – Лізин – Аргінін – ...

Задача 4. Скільки нуклеотидів входить до складу гена (обох ланцюгів ДНК), який містить інформацію про білок, що складається з 80 амінокислот?

Розв’язання:

Одна амінокислота кодується трьома нуклеотидами. Ділянка одного ланцюга ДНК, яка містить інформацію про білок з 80 амінокислот, складається з 80  3 = 240 нуклеотидів. Оскільки до гена входять два ланцюги ДНК, кількість нуклеотидів подвоюється: 240  2 = 480.

Відповідь: 480 нуклеотидів.

Задача 5. Ланцюг іРНК містить: А – 10 % ; Г – 14 % ; У – 34 % ; Ц – 42 %

Визначте процентний вміст нуклеотидів у молекулі ДНК, яка послужила матрицею для цієї іРНК.

Розв’язання:

Склад іРНК: А – 10; Г – 14; У – 34; Ц – 42.

Тоді склад ДНК: Т – 10; Ц – 14; А – 34; Г – 42.

А – 10; Г – 14; Т – 34; Ц – 42.

А = Т = (34 + 10)/2 = 22.

Г = Ц = (14 + 42)/2 = 28.

Відповідь: процентний вміст нуклеотидів у молекулі ДНК такий: А – 22 % ; Г – 28 % ; Т – 22 % ; Ц – 28 % .

Задача 6. До складу білка входить 500 амінокислот. Якою може бути довжина інформативної частини гена, що кодує цей білок?

Розв’язання:

Відповідна ділянка одного ланцюга ДНК складається з 500  3 = 1500 нуклеотидів, а ген складається з 1500 пар нуклеотидів. Довжина однієї пари нуклеотидів 0,34 нм.

Отже, довжина гена: 1500  0,34 = 510 (нм).

Відповідь: довжина інформативної частини гена 510 нм.

Задача 7. Молекулярна маса білка 18000. Визначте довжину інформативної частини гена, який кодує цей білок.

Розв’язання:

Білок складається з амінокислот. Молекулярна маса амінокислоти 100 г/моль. Білок складається з 18000 : 100 = 180 (амінокислот). Кожну амінокислоту кодують три нуклеотиди. Всього 180  3 = 540 (нуклеотидів). Відстань між сусідніми нуклеотидами 0,34 нм. Довжина гена: 540  0,34 = 183,6 (нм).

Відповідь: довжина інформативної частини гена 183,6 нм.

Задача 8. Визначте кількість мономерів білка, який закодовано в ДНК із молекулярною масою, що дорівнює 144 900.

Розв’язання:

Один триплет має молекулярну масу 345  3 = 1035. Триплет кодує одну амінокислоту. Всього амінокислот у даному білку:

144 900 : 1035 = 140.

Відповідь: 140 амінокислот (мономерів) у білку, який закодовано в ДНК.