Методичні вказівки до виконання контрольної роботи №1

Контрольна робота включає дватеоретичнихпитання і дві задачі. Номери питань визначають згідно матриці варіантів контрольної роботи за порядковим номером студента в списку .

Матриця варіантів контрольної роботи № 1

№ варіанта	Номери теоретичних питань	Номери задач
1	1, 31	1,1 2,1,
2	2, 32	1,2 2,2,
3	3, 33	1,3 2,3,
4	4, 34	1,4 2,4,
5	5, 35	1,5 2,5,
6	6, 36	1,6 2,6,
7	7, 37	1,7 2,7,
8	8, 38	1,8 2,8
9	9, 39	1,9 2,9,
10	10, 40	1,10 2,10,
11	11, 41	1,11 2,11,
12	12, 42	1,12 2,12,
13	13, 43	1,13 2,13,
14	14, 44	1,14 2,14
15	15, 45	1,15 2,15
16	16, 46	1,16 2,16
17	17, 47	1,17 2,17
18	18, 48	1,18 2,18
19	19, 49	1,19 2,19
20	20, 50	1,20 2,20
21	21, 51	1,21 2,21
22	22, 52	1,22 2,22
23	23, 53	1,23 2,23
24	24, 54	1,24 2,24
25	25, 55	1,25 2,25
26	26, 56	1,26 2,26
27	27, 57	1,27 2,27
28	28, 58	1,28 2.28
29	29, 59	1,29 2,29
30	30, 60	1,30 2,30

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКА ДЛЯ ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ

РОБОТИ № 1

1. Задачі 3 молекулярної біології Теоретичні відомості

Нуклеїнові кислоти — складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких е нуклеотиди. Вперше їх виявлено в ядрі клітин, звідки й походить назва (від лат. нуклеус - ядро). Молекула нуклеотиду складається з трьох частин: залишків азотистої основи, вуглеводу (пентози) і фосфорної кислоти.

Залежно від виду пентози у складі нуклеотиду розрізняють два типи нуклеїнових кислот дезоксирибонуклеїнові (ДНК), до складу яких входить залишок дезоксирибози, та рибонуклеїнові (РНК), які відповідно містять залишок рибози. У молекулах ДНК і РНК е залишки азотистих основ: аденіну (А), тиміну (Т), цитидилу (Ц), гуаніну (Г), урацилу (У).

Структура ДНК. У 1950 році американський учений Е.Чаргафф та його колеги. досліджуючи склад ДНК. виявили такі закономірності кількісного вмісту залишків азотистих основ у її молекулі: число аденінових залишків у будь-якій молекулі ДНК дорівнює чис.г, пі-мінових (А= Г). а гуанінових—числу цитозиноних (Г==Ц). У свою чергу, сума аденінових і гуанінових залишків дорівнювала сумі тимідових і цитозинових (А+Г=Т+Ц).Це відкриття сприяло з'ясуванню просторової структури ДНК та її ролі у передачі генетичної інформації від одного покоління до іншого.

У 1953 році американський біохімік Дж.Уотсон та англійський генетик Ф. Крик запропонували модель просторової структури ДНК, яку згодом було підтверджено експериментальне. Молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, сполудвома нуклеотидами. які ніби доповнюють один одної о за розмірами. Оскільки розміри А і Г деши більші, ніж Т і Ц, то А завжди сполучається з Т (між ними виникають два водневих зв'язки), а Г — із Ц - між ними виникають три водневих зв'язки). Чітку відповідність нуклеотидів у двох ланцюгах ДНК назвали комплементарністю (від лат. комп.іементум - доповнення). Згідно із запро­понованою моделлю, два полінуклеотидні ланцюги ДНК обвивають один одного, утворюють закручену праворуч спіраль.

Шпаргалка для розвязування задач

Схема біосинтезу білка:

ДНК - ірнк - білок .

Маса однієї амінокислоти - 100 Да

Маса одного нуклеотида - 345 Да.

Відстань між двома нуклеотидами - 0.34 нм

1 амінокислота - 3 нуклеотиди ІРНК -6 нуклеотидів ДНК

Приклади розв 'язування задач

Приклад 1.1. Правий ланцюг молекули ДНК має таку структуру: А—Ц—А—А—Т—А—А— А—А—Г—Т—Т—.... Визначити структуру відповідної частини молекули білка, синтезованого -а участю лівого ланцюга ДНК. Яка довжина цього ланцюга ДНК?

Розв 'язок

1. ДНК права:

...—А—Ц—Л—А—Т—А—А—А—А—Т—Т--...

ліва:

...—Т—Г—Т --Т—А—Т—Т—Т—Т—Ц-А—А—...

ІРНК:

…—А--Ц—А—А—У—А--А—А—А—Г-—У—У—...

Поліпептид: треонін — ізолейцин — лізин — валін.

2. Ланцюг ДНК складається із 12 нуклеотидів. отже його довжина дорівнює

0.34 нм х 12= 4,08 нм. Відповідь: довжина ланцюга ДНК дорівнює 4,08 нм.

Приклад 1.2. Початкова ділянка молекули білка має таку будову: асп—лей—ала—сер—ала. Визначити кількісне співвідношення аденіп + тимін і гуанін + цитозин (коефіцієнт специфічності —К) в ланцюгу ДНК, яка кодує цю ділянку білка.

Розв'язок

Білок: асп—лей—ала—-сер—ала ірнк- ГАУ-ЦУУ—ГЦУ-АГУ-ГЦУ ДНК права: ЦТА—ГАА—ЦГА—ТЦА—ЦГА ліва: ГАТ—ЦТТ-ГЦТ-АГТ—ГЦТ

А+Т=8; Г+Ц-7; К= 7/8 = 1,1

Відповідь: коефіцієнт специфічності дорівнює 1,1.

Приклад 1.3. Білок складасться з 248 амінокислої. Що важче: білок чи ген, який його кодує?

Розв 'язок

1) Маса однієї амінокислоти - 100 Да, визначж мо масу білка:

248 х 100= 24800 Да

2) Одна амінокислота кодується трьома нуклеотидами ірнк:

248 х 3 = 744 нуклеотидів ірнк

3) Кількість нуклеотидів у ДНК:

744 х 2 = 1488 нуклеотидін ДНК

4) Маса одного нуклеотида - 345 Да, отже маса гена:

1488 х 345 =513360 Да

5) У скільки разів маса гена більша від маси білка

513360:24800=20,7

Відповідь: маси гена в 20,7 разів більша від маси білка.

ЗАДАЧ1 КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ № 1

(Номер завдання визначається порядковим номер студента у списку за алфавітом)

1.1 .Яким буде нуклеотидний склад ділянки дволапцюгової ДНК, якщо ірнк містить аденіну 21 %. цитозину 25. гуаніну 24, урацилу ЗО %?

1.2.Визначити послідовність амінокислот у поліпептиді, закодованому геном за таким складом нуклеотидів: ТТТ—ТАЦ—АЦА—ТГТ—ЦАГ... Визначте довжину та масу цього гена.

1.3.Частина правого ланцюга ДНК має такий иуклеотидний склад: ГГТ—ЦAT—ААЦ- ГЦТ… Визначте: а) порядок чергування нуклеотндів у лівому ланцюзі; б) довжину цієї ділянки ЛИК. в) вміст кожного нуклеотида у фрагменті ДНК.

1.4.Білковий ланцюг складається з таких амінокислот: валін — лейцин — гістидин — серин — ізолейцин. Яка послідовність нуклеотидів гена, що кодує даний білок?

1.5. У фрагменгі ДНК знайдено 1120 аденілових нуклеотидів, що становить 28 % загальної кількості нуклеотидів. Скільки в даному фрагменті міститься гуанілових, цитидилових. тиміднлових нуклеотидів? Яка довжина даного фрагмента молекули ДНК?

1.6 Початкова ділянка молекули білка має таку будову: асп—трип—лей—ала—сер—ала. Визначте -коефіцієнт специфічності ДНК, яка кодує що ділянку білка.

1.7.Яка молекулярна маса гена (дволанцюгової ДНК), якщо в одному його ланцюзі запрограмовано білок із молекулярною масою ЗООО?

1.8.До складу білка входить 800 амінокислот. Яка довжина гена, що контролює синтез цього білка?

1.9.Білок вазопресин (гормон гіпофізу, підвищує кров'яний тиск, посилює діурез) складається з 9 амінокислот, кодується такими нуклеотидамп: ТГТ—ТАТ— ТТТ—ГАА - ГАТ—ТГТ—ЦЦГ— ЦГТ—ГГТ. Визначте: а) скільки нуклеотидів і триплетів у ДНК; б) яка довжина гена, що кодує вазопресин; в) який амінокислотний склад вазопресину.

1.10. Білок окситоцин (гормон гіпофізу, який викликає скорочення посмугованих (гладеньких) м'язів) такої ж структури, як і вазопресин, але на третьому місці має амінокислоту ізолейцин, а па восьмому — лейцин. Визначте структуру гена, який кодує синтез окситоцину.

1.11. Хімічний аналіз показав, що ІРНК має ЗО % аденіну, 18 % гуаніну, 20 % урацилу. Який нуклеотидний склад відповідної ділянки дволанцюгової ДНК?

1.12. Хімічний аналіз показав, що 26 % загальної кількості нуклеотидів ірнк припадає на аденін. 6—на гуанін, 40 % — на урацил. Яким повинен бути нуклеотидний склад відповідної ділянки дволанцюгової ДНК?

1.13. Молекула РНК віруса тютюнової мозаїки (ВТМ) складається з 6500 нуклеотидів. Одна молекула ВТМ складається із 158 амінокислот. Визначте: а) довжину гена, який несе інформацію про структуру цього білка; б) у скільки разів маса гена більша від маси білка; в) скільки видів білка закодовано в РНК ВТМ.

1.14. У хворого на серпоподібно-клітинну анемію склад амінокислот 4-го пептида: вал—гіс— лей—тре—про— вал—глу—ліз. Визначте процентний склад нуклеотидів і довжину відповідного фрагмента ДНК.

1.15. Гемоглобін крові людини містить 0,34 % заліза. Вирахуйте мінімальну молекулярну масу гемоглобіну.

1.16. Альбумін сироватки крові людини має молекулярну масу 68 400, Визначте кількість нуклеотидів ДНК, які кодують цей білок, та довжину гена.

1.17. Білок містить 0,5 % гліцину, молекулярна маса гліцину 75,1. Чому дорівнює мінімальна молекулярна маса білка?

1.18. Скільки молекул рибози й ортофосфорної кислоти міститься в молекулі ІРНК, якщо кількість цитозину 1000, урацилу 500, гуаніну 600, аденіну 400?

1.19. Скільки міститься а) аденілових; б) тимідилових; в) гуанілових нуклеотидів у фрагменті ДНК, якщо в ньому знайдено 950 цтидплових нуклеотидів, іцо складає 20 % від загальної кількості нуклеотидів у цьому фрагменті ДНК?

1.20. У систему для штучного синтезу білка ввели тРНК, які мають антикодони: ЦГА, УУА. АЦА, ЦЦА. Визначте, які амінокислоти зможуть брати участь у біосинтезі білка.

1.21. Фрагмент кортикотропіну (адренокортикотропного гормона — АКТІ') людини, який виробляється передньою долею гіпофізу, має структуру сер—тир—сер—мет. Визначте антикодони тРНК, які беруть участь у біосинтезі фрагмента АКТГ.

1.22. Білок рибонуклеаза складається з 224 амінокислот. Що важче: білок чи ген, який його кодує?

1.23. Вірусом тютюнової мозаїки (ВТМ) синтезується ділянка білка: ала—тре—сер—глу—мст. Під дією азотної кислоти (мутагенний фактор) цитозин внаслідок дезамінування перетворюється на урацил. Який білок утвориться, якщо цитидилові нуклеотиди зазнали такого хімічного перетворення?

1.24. Яка довжина гена, який кодує інсулін, якщо відомо, що до його складу входить 51 кислота. а нуклеотид ДНК завдовжки 0,34 нм?

1.25. Четвертий пептид у нормальному гемоглобіні (гемоглобін А) складається з таких амінокислот: вал—гіс— лей—тре—про—глн—глн—ліз. У хворого на серпоподібно-клітинну анемію склад амінокислот четвертого пептида такий: вал—гіс—лей—тре—про—ліз—глн—ліз. Які зміни в ДНК призвели до захворювання?

1.26. У здорової людини з сечею виділяються амінокислоти: аланін, серин, глутамінова кислота, гліцин. У людини, хворої на цистинурію (підвищена кількість амінокислот, що виводяться з сечею), виділяються амінокислоти, яким відповідають триплети ІРНК: УЦУ УГУ, ГЦУ, ГГУ, ЦАГ, ЦГУ. ААА. Виділення яких амінокислот характерне для хворих на цистинурію?

1.27. Один із ланцюгів глюкагона (гормон, який сприяє перетворенню глікогена на глюкозу) мас склад амінокислот: треонін—серин—аспарагін—тирозин—серин— лізин—тирозин. Визначте, якою ділянкою ДНК закодований цей білок.

1.28. Ділянка молекули ДНК, яка кодує поліпептид, має такий порядок азотистих основ: ААА— АЦЦ—ААА— АТА—ЦТТ—АТА—ЦАА. Під час реплікації третій зліва аденін випав із ланцюга. Визначте структуру поліпептидного ланцюга, який кодується ділянкою ДНК у нормі та після випадання аденіну.

1.29. Один з ланцюгів ДНК має масу 68310. Визначте кількість мономерів білка, запрограмованого в цій ДНК.

1.30. Молекулярна маса білка 100000. Визначте довжину гена, який кодує цей білок (нуклеотид ДНК завдовжки 0,34 нм), а також кількість нуклеотидів у ДНК.