Молекулярная генетика

Задача №1

На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г… нарисуйте схему двухцепочечной ДНК. Объясните каким свойством ДНК при этом вы руководствовались? Какова длина этого фрагмента ДНК?

Задача №2

В одной молекуле ДНК тиминовый нуклеотид (Т) составляет 16% от общего количества нуклеотидов. Определите количество (в процентах) каждого из остальных видов нуклеотидов.

Задача №3

Сколько содержится тиминовых, адениновых и цитозиновых нуклеотидов (в отдельности) в фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 880 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 22% от их общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК? Какова длина этого фрагмента?

Задача №4

По мнению некоторых ученых, общая длина всех молекул ДНК в ядре одной половой клетки человека составляет приблизительно 102 см. Сколько всего пар нуклеотидов содержится в ДНК одной клетки?

Задача №5

В процессе трансляции участвовало 30 молекул т-РНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

Задача №6

В и-РНК находится 90 гуаниновых нуклеотидов, 28% адениновых, 20% урациловых, 22% цитозиновых нуклеотидов. Какое число аминокислот закодировано в этой и-РНК, какова масса закодированного полипептида, если масса одной аминокислоты равна 110? Чему равна масса, длина и соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК, с одной из цепей которой снималась данная и-РНК?

Задача №7

В составе фрагмента ДНК обнаружено 1020 нуклеотидов, из которых 120 нуклеотидов представляют собой неинформативные участки, т.е. интроны. Определите длину первоначальной и-РНК, длину зрелой и-РНК и количество аминокислот, входящих в состав синтезируемого полипептида.

Задача №8

Известно, что длина нуклеотида составляет 3,4 А^о. Какую длину и массу имеет ген, определяющий молекулу нормального гемоглобина, включающего 287 аминокислот?

Задача №9

Сколько аминокислот входит в состав белка, если ее кодирующий участок ДНК имеет массу 288000? Какова длина гена? Что тяжелее: ген или белок, закодированный в этом гене, если средняя молекулярная масса аминокислоты 110, а нуклеотида 300?

Задача №10

Сколько нуклеотидов содержится в той части молекулы ДНК, в которой закодирована первичная структура полипептида, состоящего из 50 аминокислот?

Задача №11

Полипептид состоит из 48 аминокислот. Какова длина и масса полинуклеотида, кодирующего данный полипептид?

Задача №12

Длина гена составляет 765 ангстрем. Сколько аминокислот входит в состав полипептида, закодированного в этом участке ДНК? Какова масса этого гена?

Задача №13

Нуклеиновая кислота имеет массу 3х10⁸. Сколько белков закодировано в ней, если принять, что типичный белок состоит в среднем из 300 мономеров?

Задача №14

Какую длину и массу имеет молекула и-РНК, несущая информацию к рибосоме о белковой молекуле, состоящей из 215 аминокислот?

Задача №15

В составе фрагмента ДНК имеется 1500 нуклеотидов, из них экзонов 1100. Определите: какова длина про-и-РНК, переписанной с этого фрагмента ДНК; какова длина зрелой и-РНК; сколько аминокислот будет входить в состав синтезируемого белка и какова масса этого белка?

Задача №16

Сколько нуклеотидов содержат две цепи ДНК, одна из которых кодирует белок, состоящий из 350 аминокислот? Найти массу и длину этого гена.

Задача № 17

На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в следующей последовательности: ААА-ЦГЦ-ТТТ-ТАЦ-ГГГ-ЦЦЦ-ТТЦ. Найти последовательность ДНК второй цепи. Объяснить какими свойствами ДНК при этом пользовались. Какая длина и масса этого фрагмента ДНК?

Задача №18

В состав фрагмента ДНК входит 789 интронов и 1567 экзонов. Определить: Какова длина первоначальной и-РНК, переписанной с этого фрагмента ДНК? Какова длина окончательного варианта и-РНК? Сколько аминокислот входит в состав синтезируемого белка?

Задача №19

Полипептид имеет 5х10⁸ мономеров. Найти длину и массу гена, кодирующего этот полипептид.

Задача №20

Вес молекулы ДНК в клетке 8х10⁹. Найти длину этой ДНК. Сколько белков закодировано в ней, если он содержит 150 мономеров? Длина нуклеотида 3,4 А0, вес его 300, вес аминокислоты 110.

Задача №21

И-РНК содержит 28%-А нуклеотидов, 18% -Г, 37% (370 нуклеотидов) - У. Найти вес, длину и нуклеотидный состав молекулы ДНК с которой снята эта и-РНК. Найти длину и массу этой и-РНК.

Решение задач по разделу: «Молекулярная генетика»

L _ДНК = n _{нуклеотидов в ДНК} х L _{одного нуклеотида}

М _ДНК = n _{нуклеотидов в ДНК} х М _{одного нуклеотида}

М _белка = n _{аминокислот} х М _{одной аминокислоты}

n _{аминокислот} = n _{нуклеотидов в ДНК} : 3

n _{аминокислот} = М _белка : М _{одной аминокислоты}

n _{нуклеотидов в ДНК} = L _ДНК : L _{одного нуклеотида}

n _{нуклеотидов в ДНК} = М _ДНК : М _{одного нуклеотида}

n _{нуклеотидов в ДНК} = n _{аминокислот} х 3

n – количество

М – масса

L – длина

Постоянные величины:

М _{одной аминокислоты} = 110

М _{одного нуклеотида} = 300

L _{одного нуклеотида} = 3,4 А⁰ = 34 х 10 ^-11 м

Задача №1

Дано: цепь ДНК: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г

Найти: 1) вторую цепь ДНК

2) L _ДНК - ?

Решение:

1) А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-А-Т-Ц

Свойство ДНК – двухцепочечная молекула, вторая цепочка достраивается по принцип комплементарности.

2) Чтобы найти длину ДНК (L) нужно количество нуклеотидов умножить на длину одного нуклеотида

L_ДНК = n _{нуклеотидов ДНК в одной цепи} х L _{одного нуклеотида}

L_ДНК = 12 х 3,4 А^о = 40,8 А^о

Ответ: длина фрагмента ДНК составляет 40,8 А^о

Задача №2

Дано: Т – 16%

Найти: А, Ц, Г - ?

Решение:

1) При решении подобных задач надо исходить из того, что на основе принципа комплементарности

(А+Т)+(Г+Ц) = 100%

А = Т = по 16%

Г+Ц = 100 – 32 = 68% → Г=Ц = по 34%

Ответ: Адениновых и тиминовых нуклеотидов в данной молекуле ДНК по 16%,

а гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов по 34%.

Задача №3

Дано: Г – 880 – 22%

Найти: Т, А, Ц - ?

L _ДНК - ?

Решение:

1) Г = 880 = 22%, следовательно Ц = 880 = 22%

880 – 22%

Х - 100%

2) Количество нуклеотидов (n) в ДНК = 880 х 100% / 22 = 4000 нуклеотидов

Г+Ц = 22+22=44% или 880+880=1760 нуклеотидов

3) А+Т= 4000-1760=2240 адениновых и тиминовых нуклеотидов вместе, по 1120 на каждый или по 28%

4) L_ДНК = n _{нуклеотидов ДНК в одной цепи} х L _{одного нуклеотида}

L_ДНК = 4000 : 2 (в одной цепи) х 3,4 А^о = 6800 А^о

Ответ: количество Г и Ц нуклеотидов составляет по 880 (по 22%), А и Т

нуклеотидов по 1120 (по 28%), длина фрагмента ДНК равна 6800 А^о

Задача №4

Дано: L_ДНК = 102 см

Найти: n _{нуклеотидов ДНК} - ?

Решение:

1) Чтобы найти количество нуклеотидов нужно длину ДНК (L) разделить на длину одного нуклеотида

n _{нуклеотидов ДНК =} L_ДНК : L _{одного нуклеотида}

L_ДНК = 102 см = 1,02 м

L _{одного нуклеотида} = 3,4 А^о = 34 х 10 ^-11 м

n _{нуклеотидов ДНК} = 1,02 : (34 х 10 ^-11) = 3 х 10 ⁹ нуклеотидных пар

Ответ: 3 млрд нуклеотидных пар содержится в ДНК одной половой клетки

Задача №5

Дано: n _т-РНК = 30

Найти: n _а/к - ?

n _{нуклеотидов в гене} - ?

Решение:

1) Одна молекула т-РНК приносит к месту биосинтеза белка одну аминокислоту, следовательно, количество т-РНК = количеству аминокислот (а/к), т.е. n _а/к = 30

2) Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами – триплетом, следовательно, количество нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок = количество аминокислот х 3

n _{нуклеотидов в гене} = 30 х 3 = 90

Ответ: 90 нуклеотидов в гене

Задача №6

Дано: Г – 90

А – 28%

У – 20%

Ц – 22% в и-РНК

Найти: n _а/к - ?

M _белка - ?

L _ДНК - ?

М _ДНК - ?

соотношение нуклеотидов в ДНК - ?

Решение:

1) Подсчитаем общий процент известных нуклеотидов и-РНК: 28% А + 20% У + 22% Ц = 70%.

Отсюда следует, что на долю 90 шт гуаниновых нуклеотидов приходится 100 -70=30%.

С помощью пропорции можно определить число остальных нуклеотидов и-РНК.

N _{адениновых} = 90 х 28% : 30% = 84

N _{урациловых} = 90 х 20% : 30% = 60

N _{цитозиновых} = 90 х 22% : 30% = 66

2) всего нуклеотидов в и-РНК

N _{нуклеотидов} = 90+84+60+66 = 300 нуклеотидов

3) находим длину и-РНК

L _РНК = n _{нуклеотидов и-РНК} х L _{одного нуклеотида}

L _РНК = 3,4 А^о х 300 = 1020 А^о

4) находим массу и-РНК

M _и-РНК = М _{одного нуклеотида} х n _{нуклеотидов}

M _и-РНК = 300 х 300 = 90000

5) Исходя из триплетности кода в данной и-РНК закодировано аминокислот n _а/к = n _{нуклеотидов} : 3

n _а/к = 300:3 = 100

6) Белок состоит из аминокислот, следовательно, чтобы найти массу белка надо количество аминокислот умножить на массу одной аминокислоты

M _{полипептида} = М _{одной а/к} х n _{аминокислот}

M _{полипептида} = 110 х 100 = 11000

7) Что касается двухцепочечной ДНК, с одной из цепей которой снималась и-РНК, то ее длина будет такой же как у и-РНК (1020 А^о), а число нуклеотидов и их масса будет в два раза больше, т.к. ДНК двухцепочечная молекула.

n _{нуклеотидов в ДНК} = 300 х 2 = 600

M _ДНК = 300 х 600 = 18000

8) соотношение нуклеотидов двухцепочечной ДНК будет иным по сравнению с и-РНК:

И-РНК ДНК

А – 28% 14% - Т – А – 14%

У – 20% 10% - А – Т – 10%

Ц – 22% 11% - Г – Ц – 11%

Г – 30% 15% - Ц – Г – 15%

Ответ: Т=А=24%, Ц=Г=26%

9) находим численное соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК:

Тимина и аденина будет по 144 нуклеотида (600 х 24% : 100% = 144)

Гуанина и цитозина будет по 156 нуклеотидов (600 х 26% : 100% = 156)