Решение задач по цитологии на реализацию наследственной информации в клетке

Решение задач по цитологии на реализацию наследственной информации в клетке

 

 

Видео:Понятно и просто: биосинтез белка для ЕГЭ по биологииСкачать

Понятно и просто: биосинтез белка для ЕГЭ по биологии

Задача 112.
Последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК: ЦТАТТГЦАГЦТЦАГГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК и порядок расположения аминокислот в соответствующем полипептиде. Объясните, что произойдет со структурой белка, если в первом триплете цепи ДНК произошло удвоение третьего нуклеотида? Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Решение:
В задаче надо определить последовательность аминокислот до и после мутации и сравнить их. На цепи ДНК строим иРНК (ГАУ-ААЦ-ГУЦ-ГАГ-ЦГЦ), затем, пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот (аспарагиновая кислота-аспарагин-валин-глутамин-аргинин). Теперь удваиваем третий нуклеотид в первом триплете и записываем новую цепь молекулы ДНК после мутации: ЦТА АТТ ГЦА ГЦТ ЦАГГ, на ней, используя принцип комплементарности, строим молекулу иРНК (ГАУ-УАА-ЦГУ-ЦГА-ГУЦ-Ц) и находим по генетическому коду аминокислоты (аспарагиновая кислота-(стоп-кодон)-аргинин-аргинин-валин). Получается, что после аспарагиновой кислоты синтез белка прекращается и в последующем образуется трипептид: аргинин-аргинин-валин. Сравнивая цепочки аминокислот, можно сделать вывод, что удвоение (вставка) нуклеотида полностью изменяет генетический код, цепочку аминокислот, а следовательно приводит к потере биохимических свойств белка-фермента. В живом организме не идет химическая реакция, что приводит к генной болезни (ферментопатии).  

 


Задача 113.
Какие изменения произойдут в строении белка, если в кодирующем его участке ДНК – ТАА ЦАА АТА АЦА ААА между 2-м и 3-м нуклеотидами включен цитозин, между 6-м и 7-м – тимин, и на конце еще один аденин?
Решение:
Определим последовательность аминокислот до и после изменения ДНК и сравним их. 
По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция), получим:

 ДНК: ТАА ЦАА АТА АЦА ААА
иРНК: АУУ ГУУ УАУ УГУ УУУ.

Затем, пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот, получим: изолейцин — валин — тирозин — цистеин — фенилаланин. 
Теперь между 2-м и 3-м нуклеотидами включаем цитозин, между 6-м и 7-м – тимин, и на конце еще один аденин и записываем новую цепь молекулы ДНК после изменения:
ТАЦ АЦА АТА ТАА ЦАА ААА, на ней, используя принцип комплементарности, строим молекулу иРНК, получим:

 ДНК: ТАЦ АЦА АТА ТАА ЦАА ААА
иРНК: АЦГ УГУ УАУ АУУ ГУУ УУУ.

Пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот после изменения цепи в молекуле ДНК, получим: 
треонин — цистеин — тирозин — изолейцин — валин — фенилаланин.
Сравнивая цепочки аминокислот в пептидах, можно сделать вывод, что после изменения последовательности нуклеотидов в кодирующем участке ДНК, изменяется последовательность аминокислот в полипептиде, а следовательно синтезируется новый полипептид, что приводит к нарушению обмена веществ (ферментопатии).

 


Задача 114.
Одна цепочка ДНК содержит следующую последовательность азотистых оснований: ЦАТАГГЦТАГТЦ. Восстановите вторую цепочку ДНК, по ней постройте информационную РНК и определите последовательность аминокислот на данном участке молекулы.
Решение:
1-я цепь молекулы ДНК комплементарна 2-й (А — Т, Г — Ц). Используя правило комплементарности, в соответствии с кодом правой цепи ДНК записываем нуклеотиды левой цепи, получим:

Видео:Решение задачи на реализацию генетической информации в клетке | ДНК, иРНКСкачать

Решение задачи на реализацию генетической информации в клетке | ДНК, иРНК

1-я цепь ДНК: ЦАТ АГГ ЦТА ГТЦ
2-я цепь ДНК: ГТА ТЦЦ ГАТ ЦЦГ

По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция) по 2-й цепочке ДНК, получим:

 ДНК: ГТА ТЦЦ ГАТ ЦЦГ
иРНК: ЦАУ АГГ ЦУА ГГЦ

Затем, пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот, получим: гистидин — аргинин — лейцин — глицин.
 


Задача 115.
Дана цепь ДНК: ЦЦА ЦТА АТГ ТАА. Определите:
А) Первичную структуру закодированного белка.
Б) Процентное содержание различных видов нуклеотидов в этом гене (в двух цепях).
В) Длину этого гена.
Г) Длину белка.
Решение:
Линейная длина одного аминокислотного остатка в полипептидной цепи – 0,35 нм;
длина одного нуклеотида — 0,34 нм.

А) На основе кода цепи ДНК строим иРНК пользуясь принципом комплементарности (А-У, Г-Ц), разбивая ее на триплеты (кодоны): Г-Г-У Г-А-У У-А-Ц А-У-У. Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами: глицин — аспарагиновая кислота — тирозин — изолейцин, т.е. полипептид состоит из 4 аминокислотных остатков.

Видео:Биосинтез белка | Решение задач по биологии | Биология ЦТ, ЦЭ, ЕГЭ (2023) | Уроки по биологииСкачать

Биосинтез белка | Решение задач по биологии | Биология ЦТ, ЦЭ, ЕГЭ (2023) | Уроки по биологии

Б) Посчитаем количество нуклеотидов в цепи ДНК, получим: общее число нуклеотидов — 12 шт.; число аденинов — 5; число тиминов — 3; число гуанинов — 1; числои цитозинов — 3. Теперь по принципу комплементарности можно посчитать нуклеотиды во второй цепи ДНК. Если в первой цепи 3 тимина, то во второй цепи будет 3 аденина (Т = А), если в первой цепи 3 цитозина, то во второй цепи будет 3 гуанина (Ц = Г), соответственно во второй цепи будет 1 цитозин напротив Г (Г = Ц) и 5 тимина напротив А (А = Т). Теперь можно посчитать нуклеотиды в двух цепях: А = 5 в первой цепи + 3 во второй цепи = 8, Т = А тоже 8, Г = 1 в одной цепи + 3 во второй цепи = 4, значит Ц тоже будет 4. Общее количество нкулеотидов в в двух цепях ДНК = 24 (12  . 2 = 24). Теперь рассчитаем процентное содержание различных видов нуклеотидов в этом гене, получим: А = Т = 33,3% (824 . 100 = 33,3%); Г = Ц = 16,7% (424 . 100 = 16,7%).

В) Зная количество нуклеотида в цепи  можно вычислить длину ДНК: 12 х 0,34 нм = 4,08 нм.

Г) Зная длину аминокислотного остатка в полипептидной цепи, можно вычислить длину белка: 4 х 0,35 нм = 1,4 нм.
 


Задача 116.
У человека, свиньи и кролика белковый гормон инсулин различается лишь по одной аминокислоте: в положении 30 у кролика в цепи имеется серин, у свиней – аланин, у человека треонин. Установите какие точковые мутации могли привести к возникновению вариантов инсулина.
Решение:
Каждой аминокислоте белка соответствует комбинация из трех нуклеотидов ДНК. Как известно, в состав ДНК могут входить четыре азотистых основания: аденин (А), гуа­нин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц). Оказалось, что многим аминокислотам соответствует не один, а несколько кодонов. Аминокислоте серину соответствуют 6 кодонов – АГА, АГГ, АГТ, АГЦ, ТЦА и ТЦГ, аминокислоте аланину соответствуют 4 кодона – ЦГА, ЦГГ, ЦГТ и ЦГЦ, аминокислоте треонину 4 кодона — ТГА, ТГГ, ТГТ и ТГЦ. Из чего следует, что первые 4 кодона серина и по 4 кодона аланина и треонина отличаются друг от друга только первыми нуклеотидами, у серина это (А) аденин, у аланина — (Ц) цитозин, у треонина — (Т) тимин. Получается, что случайная ошибка в первом нуклеотиде кодона сможет привести к изменению в структуре белка. 
Таким образом, замена в цепи ДНК аденина (А) на цитозин (Ц) приводит к изменению в структуре белка, замена серина на аланин, т.е. к синтезу инсулина свиньи. Если произойдёт замена цитозина на тимин в данном положении цепи ДНК, то в структуре белка произойдёт замена аланина на треонин, что приведёт к синтезу инсулина человека. Очевидно, что точковые мутации в данном конкретном положении ДНК по замене нуклеотидов адениена, цитозин и тимина привели к возникновению этих вариантов
инсулина в процессе эволюции позвоночных животных.

 


Задача 117.
Помните, что ДНК представляет собой последовательность букв A, C, T и G. A связывается с T, а C связывается с G. Решение определяется последовательностью ДНК, такой как ACAC или ТG, и концентрацией в микромолярных единицах. (мкМ = 10-6М).
Попробуйте смешать 5,0 мл 0,50 мкМ ACAC с 40 мл 0,50 мкг ТG. Определить, какие реагенты и в каком количестве должны присутствовать в конечном растворе.
Решение:
Последовательность ДНК до реакции — 1-я цепь: А-С-А-С
Последовательность ДНК после реакции — А-С-А-С + 2TG =   1-я цепь: А-С-А-С, 2-я цепь: Т-G-T-G
1. Рассчитаем количество реагентов AC в растворе, получим:

n(AC) = (5 . 0,50)/1000 = 0,0025 мкМ.

2. Рассчитаем количество реагентов T, G в растворе, получим:

Видео:Генетический код | Свойства генетического кода | Таблица генетического кодаСкачать

Генетический код | Свойства генетического кода | Таблица генетического кода

n(TG) = (40 . 0,50)/1000 = 0,02 мкМ. Значит, ТG взято в избытке: 0,02 >  0,0025.

3. Определить, какие реагенты и в каком количестве должны присутствовать в конечном растворе.
Так как в реакцию вступают реагенты АC и TG в соотношении:

n(AC) = 2n(TG), то 0,0025 мкМ (АС) прореагирует с 0,005 мкМ (ТG) (2 . 0,0025 =
= 0,005), n(прореаг.)(TG) = 0,005 мкМ.

Тогда можно рассчитать остаток ТG в конечном растворе, получим:

n(ост.)(TG) =  n(TG) — n(прореаг.)(TG) =
=  0,02 — 0,005 = 0,015 мкМ или 15 . 10-9 молей.

Видео:Биосинтез белка за 3 минуты (даже меньше)Скачать

Биосинтез белка за 3 минуты (даже меньше)

Ответ: n(ост.)(TG) = 0,015 мкМ или 15 . 10-9 молей.
 


Задание 118.
1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, расположенных в следующей последовательности: А–А–Г–Т–Ц–Т–А–Ц–Г–Т–А–Т-Т-Ц-Т-А-А
1) Достройте комплементарную цепочку ДНК.
2) Найдите длину данного фрагмента ДНК.
3) Найдите массу данного фрагмента ДНК.
2. В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов (Ц) приходится 48%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.
3. Белок человека – миоглобин имеет молекулярную массу 16890 Da. Определите количество аминокислотных остатков в молекуле этого белка.
Решение:
Длина нуклеотида = 0,34 нм;
средняя молекулярная масса нуклеотида = 300 а.е.м. (атомных единиц массы);
средняя молекулярная масса аминокислоты = 110 а.е.м. (атомных единиц массы).

1. Фрагмент молекулы ДНК: А–А–Г–Т–Ц–Т–А–Ц–Г–Т–А–Т-Т-Ц-Т-А-А

1) 1-я цепь молекулы ДНК комплементарна 2-й (А — Т, Г — Ц). Используя правило комплементарности, в соответствии с кодом правой цепи ДНК записываем нуклеотиды 2-й цепи, получим:

1-я цепь ДНК: А–А–Г–Т–Ц–Т–А–Ц–Г–Т–А–Т–Т–Ц–Т–А–А
2-я цепь ДНК: Т–Т–Ц–А–Г–А–Т–Г–Ц–А–Т–А–А–Г–А–Т–Т

2) Для определения длины данного фрагмента ДНК нужно подсчитать количество нуклеотидов в фрагменте ДНК, получим: 17 шт.. Зная количество нуклеотидов в цепи и длину нуклеотида, можно вычислить длину ДНК, получим: 17 х 0,34 нм = 5,78 нм.
3) Для определения массы данного фрагмента ДНК нужно перемножить количество нуклеотидов в цепи и молярную массу нуклеотида, получим: 17 • 300 = 5100 г.

Видео:Все задачи на СИНТЕЗ БЕЛКА ЕГЭ 2023 |ЕГЭ БИОЛОГИЯ|Freedom|Скачать

Все задачи на СИНТЕЗ БЕЛКА ЕГЭ 2023 |ЕГЭ БИОЛОГИЯ|Freedom|

2. Определениее процентного содержания нуклеотидов в ДНК

Согласно принципу комплементарности цитозин всегда стоит в паре с гуанином, значит их количество одинаково, т.е. Ц = Г = 48%, а вместе они составляют 96%. Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% — 96% = 44%. Поскольку аденин всегда находится в паре с тимином, то А = Т = 4%, а на каждого из них приходится 4 : 2 = 2%.
Таким образом, в данном фрагменте ДНК содержится 48% цитозина, 48% гуанина, 2% аденина и 2% тимина.

3. Определение количества аминокислотных остатков в молекуле белка миоглобина

Зная молекулярную массу белка и среднюю молекулярную массу уминокислоты рассчитаем количество аминокислотных остатков в белке, получим:
16890/110 = 153,5 (приблизительно 153).


 

🔍 Видео

Решение задач синтез белкаСкачать

Решение задач синтез белка

Биосинтез белка: штрих концы, антипараллельность - 27 задачаСкачать

Биосинтез белка: штрих концы, антипараллельность - 27 задача

Механизм реализации наследственной информацииСкачать

Механизм реализации наследственной информации

ДНК и РНКСкачать

ДНК и РНК

Мастер-класс "Решение генетических задач по теме "Молекулярные основы наследственности"Скачать

Мастер-класс "Решение генетических задач по теме "Молекулярные основы наследственности"

26 задания по теме генетический кодСкачать

26 задания по теме генетический код

Задачи по цитологии. Биосинтез белка. ЕГЭСкачать

Задачи по цитологии. Биосинтез белка. ЕГЭ

27 задачи по Митозу и МейозуСкачать

27 задачи по Митозу и Мейозу

Синтез белка: транскрипция | самое простое объяснениеСкачать

Синтез белка: транскрипция | самое простое объяснение

Задачи по цитологии: Правило Чаргаффа 1Скачать

Задачи по цитологии: Правило Чаргаффа 1

Синтез белка: трансляция | самое простое объяснениеСкачать

Синтез белка: трансляция | самое простое объяснение

Биосинтез белка с 0. Вся теория + практика | Биология ЕГЭ 2024 | УмскулСкачать

Биосинтез белка с 0. Вся теория + практика | Биология ЕГЭ 2024 | Умскул

Тема 24. Реализация наследственной информацииСкачать

Тема 24. Реализация наследственной информации

Как реализуется генетическая информацияСкачать

Как реализуется генетическая информация
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии