Примеры решения задач на реалезацию наследственной информации в клетке.

Принцим комплементарности

Видео:Решение задач синтез белкаСкачать

Задача 106.
Восстановите формулу ДНК, если известно, что транскрипция иРНК выглядит так: У-У-Г-Ц-Ц-Ц-У-У-У-Г-Г-Ц. Какими триплетами будет закрываться эта цепочка при трансляции? Сколько нужно будет триплетов?
Решение:
Используя принцип комплементарности¹, по иРНК можно восстановить последовательность нуклеотидов одной цепи ДНК: А-А-Ц-Г-Г-Г-А-А-А-Ц-Ц-Г (надо помнить, что в ДНК отсутствует урацил, вместо него становится тимин). 
Теперь, опять же пользуясь принципом комплементарности, на полученной цепи ДНК строим вторую цепь ДНК: Т-Т-Г-Ц-Ц-Ц-Т-Т-Т-Г-Г-Ц. 
К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями (кодон = антикодон) тоже по принципу комплементарности, получим тРНК: А-А-Ц,Г-Г-Г,А-А-А,Ц-Ц-Г. 
Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:

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

     ДНК:
2-я цепь: Т-Т-Г-Ц-Ц-Ц-Т-Т-Т-Г-Г-Ц
1-я цепь: А-А-Ц-Г-Г-Г-А-А-А-Ц-Ц-Г
    иРНК: У-У-Г-Ц-Ц-Ц-У-У-У-Г-Г-Ц
    тРНК: А-А-Ц,Г-Г-Г,А-А-А,Ц-Ц-Г

Цепочка при трансляции будет закрываться 4 триплетами. 
 

Задача 107.
Белковая молекула имеет следующий состав и последовательность аминокислот: лизин-триптофан-глутамин-серин-метионин-гистидин-аланин-валин. Дайте графическую модель фрагмента гена. Сколькими способами может быть кодирован этот участок молекулы белка?
Решение:
1. Графическая модель фрагмента гена

В условии задачи последовательность аминокислот в молекуле белка дана. Используя таблицу генетического кода в триплетах иРНК, можно установить строение и РНК.
По таблице генетического кода находим структуру триплетов лизина, их два — ААА и ААГ, триптофана (УГГ), глутамина 2 триплета — ГАА, ГАГ, серина – 6 триплетов: (УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ), метионина-АУГ, гистидина- 2 триплета ЦАУ, ЦАЦ, аланина-4 триплета — ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ; валина-4 триплета-ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ.
Пример графической модели фрагмента гена:

иРНК ААА… УГГ… ГАА… УЦУ… АУГ… ЦАУ… ГЦУ… ГУУ
мДНК ТТТ… АЦЦ… ЦТТ… АГА… ТАЦ… ГТА… ЦГА… ЦАА

2. Количество кодирования участка молекулы белка

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

Количество кодирования участка молекулы белка определим перемножив число вариантов триплетов для каждой аминокислоты, получим:

2•1•2•6•1•2•4•4 = 768.

Таким образом, данный в задаче участок молекулы белка может быть кодирован 768 способами.
 

Задача 108.
1) Дано: в молекуле ДНК Г- 40%. Определите сколько % приходится на Т, А, Ц?
2) Дано: нить ДНК — ААТ ТТГ ГГЦ ЦЦА ГГГ ТТТ ААА, синтезируйте иРНК, тРНК, определите молекулярную массу белка, если масса 1 –аминокислоты = 110 а. е. м. Сколько мономеров содержит синтезируемый белок?
Решение:
1. Согласно принципу комплементарности гуанин всегда стоит в паре с цитозином, значит их количество одинаково, т.е. Г = Ц = 40%, а вместе они составляют 80%.
Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% — 80% = 20%. Поскольку тимин всегда находится в паре с аденином, то Т = А = 20%, а на каждого из них приходится 20 : 2 = 10%. 

Ответ: Ц = 40%; Т = 10%; А = 10%.

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

2. Согласно правилу Чаргафа² (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция). К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями (кодон = антикодон) тоже по принципу комплементарности. Каждый триплет тРНК
приносит определенную аминокислоту, согласно генетическому коду. Антикодоны тРНК пишутся через запятую. Цепь аминокислот и есть синтезируемый белок.  
Учитывая всё это необходимо записать:
ДНК: ААТ ТТГ ГГЦ ЦЦА ГГГ ТТТ ААА
иРНК УУА ААЦ ЦЦГ ГГУ ЦЦЦ ААА УУУ
тРНК ААУ, УУГ, ГГЦ, ЦЦА, ГГГ УУУ ААА
Белок (аминокислоты): Лей-Асн-Про-Гли-Про-Лиз-Фен

Так как полипептид состоит из семи аминокислотных звеньев, то молекулярная масса белка равна: М_(белок) = 110 • 7 = 770 г/моль.

Ответ: 
молекуле ДНК была закодирована цепь аминокислот: лейцин – аспарагиновая кислота – пролин — глицин — пролин — лизин — фенилаланин. Синтезируемый белок содержит 7 аминокислот. Молекулярная масса белка 770 г/моль.

Видео:ДНК и РНКСкачать

Задача 109. 
Участок цепи ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, состоит из 48 нуклеотидов. Определите число нуклеотидов на иРНК, кодирующих аминокислоты, число аминокислот в полипептиде и количество тРНК, необходимых для переноса этих аминокислот к месту синтеза. Ответ поясните.
Решение:
Если в ДНК 48 нуклеотидов, то в иРНК будет столько же нуклеотидов, так как они комплементарны (иРНК является копией ДНК). Количество тРНК будет 48:3 = 16, так как генетический код триплетен, и антикодон тРНК состоит их 3-х нуклеотидов. Количество аминокислот в белке будет тоже 16, т.к. одна тРНК доставляет к месту синтеза белка одну аминокислоту.

Ответ: 16 аминокислот, 16 тРНК.
 

Задача 110.
Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 112500. Определите количество аминокислот, закодированных в ней, если известно, что согласно параметрам ДНК средняя молекулярная масса нуклеотида равна 300. 
Решение:
Молекулярную массу ДНК надо разделить на молекулярную массу одного нуклеотида, получим количество нуклеотидов: 112500 : 300 = 375 нуклеотидов. Так как
3 нуклеотида кодируют 1 аминокислоту, то 375 надо разделить на 3 и получить количество аминокислот в белке: 375 : 3 = 125. 

Ответ: 125 аминокислот.
 

Задача 111.
Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200
нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок,
кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.
Решение:
Согласно принципу комплементарности во второй цепи ДНК содержится нуклеотидов: А — 100, Т — 300, Г — 200, Ц – 180. В двух цепях ДНК содержится нуклеотидов:
А = 300 + 100 = 400, значит Т = А= 400; Ц = 200 + 180 = 380, значит Г = Ц = 380. Информацию о структуре белка несет одна из двух цепей, число нуклеотидов в одной цепи ДНК: 300 + 100 + 180 + 200 = 780, поскольку одну аминокислоту кодирует 3 нуклеотида, поэтому в белке должно содержаться 780 : 3 = 260 аминокислот.

Ответ: 280 аминокислот.

Примечания:
¹Азотистые основания делятся на 2 группы: пуриновые (аденин и гуанин) и пиримидиновые (тимидин, цитозин и урацил). В ДНК отсутствует урацил, в РНК — тимидин.
Азотистые основания образуют между собой водородные связи в строгом соответствии: А-Т, Г-Ц в молекуле ДНК и А-У, Г-Ц – в РНК. Такое соответствие носит название «принцип комплементарности, который лежит в основе передачи генетической информации:
1) с ДНК на ДНК (реакция редупликации — самоудвоения)
2) с ДНК на информационную РНК (иРНК) — реакция транскрипции
3) взаимодействия иРНК (кодон) с тРНК (антикодон) в реакции трансляции, т.е. реакции синтеза белка на рибосоме.
Все три реакции носят название матричных.

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

²Нуклеотидный состав ДНК обнаруживает определенные закономерности (правила Чаргаффа): 
1. Количество аденина равно количеству тимина, а гуанина — цитозину: А = Т, Г = Ц; 
2. Количество пуринов равно количеству пиримидинов: А + Г= Т + Ц. 

³Параметры молекулы ДНК:
Диаметр спирали — 2 нм
Шаг ДНК состоит из 10 пар нуклеотидов
Длина нуклеотида=0,34 нм.
Средняя молекулярная масса нуклеотида = 300 а.е.м. (атомных единиц массы).