Длина фрагмента ДНК, последовательность аминокислот в пептиде

Определение последовательности аминокислот во фрагменте полипептида

Задача 546.   
Антикодоны тРНК поступают к рибосомам в следующей последовательности нуклеотидов УЦГ, ЦГА, ААУ, ЦЦЦ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, последовательность нуклеотидов смысловой и транскрибируемой цепей ДНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы синтезируемого белка, используя таблицу генетического кода.
Ответ поясните. При выполнении задания учитывайте, что антикодоны тРНК антипараллельны кодонам иРНК.
Решение:
1. По принципу комплементарности определяем последовательность иРНК на основе антикодонов тРНК, но сначала ориентируем антикодоны тРНК (3’→ 5’) так, чтобы они присоединялись к иРНК антипараллельно (по условию антикодоны тРНК даны в ориентации 5’ → 3’):

тРНК: 3’ГЦУ 5’, 3’АГЦ5’, 3’УАА5’, 3’ЦЦЦ5’.

Тогда

Видео:Биосинтез белка: штрих концы, антипараллельность - 27 задачаСкачать

тРНК: 3’- ГЦУ-АГЦ-УАА-ЦЦЦ -5’                         
иРНК: 5’- ЦГА-УЦГ-АУУ-ГГГ -3’

2. Нуклеотидную последовательность транскрибируемой и смысловой цепей ДНК также определяем по принципу комплементарности (на основе найденной иРНК по принципу комплементарности строим транскрибируемую ДНК:

иРНК: 5’- ЦГА-УЦГ-АУУ-ГГГ -3’
мДНК: 3’- ГЦТ-АГЦ-ТАА-ЦЦЦ -5’.  

Затем на её основе находим смысловую ДНК. В молекулярной генетике принято смысловую ДНК писать сверху, транскрибируему — снизу):

сДНК: 5’− ЦГА-ТЦГ-АТТ-ГГГ −3’
мДНК: 3’− ГЦТ-АГЦ-ТАА-ЦЦЦ −5’.

3. Информационная РНК имеет последовательность: 5’- ЦГА-УЦГ-АУУ-ГГГ -3’.
Используя таблицу «Генетический код», построим белковую молекулу с соответствующими аминокислотами: 

Арг-Сер-Иле-Гли.
 

Задача 547.
Фрагмент молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая, нижняя — транскрибируемая):
5’ − ТАТ-ТЦЦ­ТАЦ-ГГА-ААА − 3’
3’ − АТА­АГГ-АТГ-ЦЦТ-ТТТ − 5’
Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи и обоснуйте свой ответ.
Решение:
Для удобства решения задачи разобьем матричную (транскрибируемую) цепь ДНК на триплеты: матричная цепь ДНК:

Видео:Задача по цитологии. Определение аминокислотной последовательности белка.Скачать

3’ − АТА­АГГ-АТГ-ЦЦТ-ТТТ − 5’.

Все виды тРНК синтезируются на ДНК-матрице. По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с фрагмента ДНК выстраиваются нуклеотиды тРНК, получим:
матричная цепь ДНК:

          3’ − АТА­АГГ-АТГ-ЦЦТ-ТТТ − 5
иРНК: 5’ — УАУ-УЦЦ-УАЦ-ГГА-ААА — 3’

Используя таблицу «Генетический код», построим белковую молекулу с соответствующими аминокислотами: 
тирозин — серин — тирозин — глицин — лизин.
 

Задача 548.
Цепочка полипептида состоит из следующих аминокислот: про-сер-мет-тре-тир. Определите структуру молекул ДНК иРНК?
Решение:
Воспользуемся генетическим кодом для построения иРНК. Можно брать из него любой триплет, соответствующий аминокислоте. Например, иРНК может быть такой: ЦЦУ-УЦУ-АУГ-АЦУ-УАУ. По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода иРНК выстраиваются нуклеотиды 1-й цепи ДНК: ГГА-АГА-ТАЦ-ТГА-АТА, также по принципу комплементарности (Г = Ц, А = Т) на основе 1-й цепи строим 2-ю цепь ДНК, получим: ЦЦТ-ТЦТ-АТГ-АЦТ-ТАТ.
Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:

                       про-сер-мет-тре-тир
            иРНК: ЦЦУ-УЦУ-АУГ-АЦУ-УАУ
1-яцепь ДНК: ГГА-АГА-ТАЦ-ТГА-АТА
2-яцепь ДНК: ЦЦТ-ТЦТ-АТГ-АЦТ-ТАТ
 

Определение длины молекул ДНК

Задача 549.
В состав хромосом входит около 12,4 млрд. нуклеотидов. При этом на один виток спирали в одной цепи приходится 10 нуклеотидов, а длина витка составляет 3,4 нм. Определи (в метрах) длину всех молекул ДНК в ядре клетки тела человека. Запиши в поле ответа десятичную дробь, округлив её до десятых.
Решение:
Поскольку молекула ДНК двуцепочечная, то чтобы узнать число пар нуклеотидов, надо 12,4 млрд : 2 = 6,2 млрд. Так как один виток спирали состоит из 10 нуклеотидов, то получим число витков: 6,2 млрд. : 10 = 620000000. Длина одного витка равна 3,4 нм, то длина всех молекул ДНК в ядре равна: 620000000 ^. 3,4 = 2108000000 нм = 2,108 м.

Видео:Определение последовательности аминокислот в полипептиде после изменения матричной ДНКСкачать

Ответ: 2,108 м.
 

Задача 550.
Молекулярная масса белка 9500. Определите длину гена, кодирующего этот белок, если молекулярная масса аминокислоты 100 а.е.м., расстояние между двумя нуклеотидами — 0,34 нм. Приведите схему решения задачи.
Решение:
Известно, что одна аминокислота кодируется одним кодоном (триплетом), состящим из 3 нуклеотидов.
1. Находим количество аминокислот в белке:

N_(Aк-т) = 9500/100 = 95.

2. Находим количество нуклеотидов мДНК:

N_(н/д) = 95 ^. 3 = 285.

3. Рассчитаем длину гена:

S_(гена) = 2854 ^. 0,34 = 96,9 нм.

Можно одним действием:

Видео:26 задания по теме генетический кодСкачать

S_(гена) = [(9500/100) ^. 3]/0,34 = 96,9 нм.
 

Процентное содержание нуклеотидов в молекуле ДНК

Задача 551.
Общая масса всех молекул ДНК в яйцеклетке человека составляет 3х10-9 мг. Чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и в соматической клетке перед их делением и после окончания деления? Ответ поясните. Каково процентное содержание нуклеотидов с аденином в молекуле ДНК, если нуклеотидов с цитозином 40%? Ответ поясните.
Решение:
а) Определение общей массы всех молекул ДНК в клетке
1. В яйцеклетке и в сперматозоиде гаплоидный хромосомный набор имеет вид:

1n1c, где n = 23 хромосомы; 1с = 23 хроматиды (3•10^-9 мг).

2. В соматической клетке перед делением хромосомный набор имеет вид:

2n2c, где 2n = 46 хромосом (n1c ^. 2 = 2n2c); 2с = 46 хроматид (3•10^{-9 .} 2 = 6•10^-9 мг).

3. Перед началом мейоза хромосомный набор остается диплоидным, но хромосомы двухроматидными:

Видео:ДНК и РНКСкачать

2n4c, где 2n = 46 хромосом;
4с (6 ^. 10^-9 мг ^. 2 = 12 ^. 10^-9 мг).

3. После окончания деленя соматической клетки образуются гаплоидные клетки (например, сперматозоиды), которые будут содержать гаплоидный набор хромосом, которые будут иметь одну хроматиду — n1c, где n = 23 хромосомы:

1с (6 ^. 10^-9 мг/2 = 3 ^. 10^-9 мг).

б) Определение процентного содержания нуклеотидов с аденином в молекуле ДНК
Согласно принципу комплементарности цитозин всегда стоит в паре с гуанином, значит их количество одинаково, т.е. Ц = Г = 40%, а вместе они составляют 80% (40% + 40% = 80%). Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% — 80% = 20%. Поскольку аденин всегда находится в паре с тимином, то А = Т = 20%, а на каждого из них приходится 20 : 2 = 10%. Значит, процент нуклеотидов с аденином составляет 10%.
Можно решить и так. Пользуясь правилом Чаргаффа, описывающим количественные соотношения между различными типами азотистых оснований в ДНК (Г + T = A + Ц), рассчитаем в этой пробе процент нуклеотидов с гуанином, получим:

(Г + T = A + Ц);
А = [100% — (Ц + Г)]/2 = [100% — (40 + 40)]/2 = 10%.
 

Задача 552. 
В ДНК на долю нуклеотидов с гуанином приходится 19%. Определите процентное содержание нуклеоидов с аденином, цитозином и тимином, входящих в состав молекулы?
Решение:
Согласно принципу комплементарности гуанин всегда стоит в паре с цитозином, значит их количество одинаково, т.е. Г = Ц = 19%, а вместе они составляют 38% (19% + 19% = 38%). Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% — 38% = 62%. Поскольку аденин всегда находится в паре с тимином, то А = Т = 62%, а на каждого из них приходится 62 : 2 = 31%. 

Ответ: А = 31%, Т = 31%, Г = 19%, Ц = 19%.
 

Задача 553. 
Фрагмент молекулы ДНК состоит из 5000 нуклеотидов, из них адениловых нуклеотидов 14%. Определите количество гуаниловых, тимидиловых и цитидиловых нуклеотидов.
Решение:
В соответствии с принципом комплементарности количество адениловых нуклеотидов равно количеству тимидиновых, т.е. А = Т = 14%. Тогда их совместное количество: А + Т = 28%, а количество гуаниловых и цитидиловых нуклеотидов: Г + Ц =  100 — 28 = 72%, а в отдельности Г = Ц = 72:2 = 36%.

Тогда

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

А = Т = 5000 ^. 0,14 = 700;
Г = Ц = 5000 ^. 0,36 = 1800.

Ответ: (А = Т) = 700; (Г = Ц) = 1800.