Молекулярная генетика. Решение типовых задач.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА

РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Задача 1. Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида имеет следующее строение: ГАЦГГТЦГТАЦЦ. Определить последовательность аминокислот в полипептиде.

Дано:

ДНК – ГАЦГГТЦГТАЦЦ

Определить последовательность аминокислот в полипептиде.

Решение. По условию задачи дается смысловой участок молекулы ДНК, в соответствии с которым согласно принципу комплементарности строим цепь и‒РНК, учитывая при этом, что аденин в ДНК будет комплементарен урацил в и‒РНК, а гуанин – цитозин.

ДНК ГАЦГГТЦГТАЦЦ

и‒РНКЦУГЦЦАГЦАТГГ

Далее разбиваем полученную и‒РНК на триплеты:

ЦУГ ЦЦА ГЦА ТГГ

Затем по таблице генетического кода для каждого триплета находим соответствующую аминокислоту, получая искомый полипептид: лей ‒ про ‒ ала ‒ три.

Тип задачи – молекулярная генетика.

Ответ. Последовательность аминокислот в данном полипептиде имеет следующий вид: лей ‒ про ‒ ала ‒ три.

Задача 2. Белок состоит из 160 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген, если расстояние между парами нуклеотидов в ДНК равно 0,34 нм.

Дано:

Белок – 160 аминокислот

0,34 нм – расстояние между парами нуклеотидов

Определить длину гена.

Решение. По условию задачи белок состоит из 160 аминокислот (мономеров). Каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, поскольку генетический код триплетен, Следовательно, ген, кодирующий данный белок, содержит 3 × 160 = 480 нуклеотидов.

Расстояние между парами нуклеотидов равна 0,34 нм, значит, общая длина гена составляет 0,34 × 480 = 161,2 нм.

Тип задачи – молекулярная генетика.

Ответ:Длина гена равна 161,2 нм.

Задача 3. Определить молекулярную массу гена (двух цепей ДНК), если в одной цепи закодирован белок с молекулярной массой (м. м.) 1000 а.е.м., а молекулярная масса одной аминокислоты равна в среднем 100 а.е.м.?

Дано:

М. м. белка = 1000 а.е.м.

М. м. аминокислоты = 100 а.е.м.

Определить молекулярную массу гена.

Решение. Количество аминокислот в белке 1000 : 100=10.

Молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), учитывая, что молекулярная масса одного нуклеотида составляет 345 а.е.м., будет равна 30 × 345 × 2 = 20700 а.е.м.

Тип задачи – молекулярная генетика.

Ответ: Молекулярная масса гена равна 20700 а.е.м.

Задача 4. Молекулярная масса молекулы ДНК составляет 138000 а.е.м. Известно, что 22400 а.е.м. приходится на долю адениловых нуклеотидов. Определить в данной молекуле ДНК содержание всех нуклеотидов в отдельности и длину ДНК.

Дано:

М.м. ДНК = 138000 а.е.м.

М.м. А = 22400 а.е.м.

Определить всех нуклеотидов.

Определить длину ДНК.

Решение. В состав ДНК входит 4 разновидности нуклеотидов, т.е. А, Т, Г, Ц, причем А комплементарен Т, а Г комплементарен Ц. Согласно условию задачи, М.м А =22400а.е.м., поэтому, учитывая принцип комплементарности, М.м. Т также будет равна 22400 а.е.м.

Рассчитываем М.м. Г и Ц в отдельности:

М.м. Г= М.м. Ц= (138000 – 22400) : 2 = 46600 а.е.м.

Поскольку М.м. одного нуклеотида приблизительно равна 345, то количество нуклеотидов в данной ДНК составляет:

138000 : 345 = 400.

Так как расстояние между парами нуклеотидов равно 0,34 нм, то длина молекулы ДНК будет

400 × 0,34= 136 нм.

Тип задачи – молекулярная генетика.

Ответ:М.м.А=22400 а.е.м., М.м. Т = 22400а.е.м., М.м. Г = 46600 а.е.м., М.м. Ц = 46600 а.е.м. Длина ДНК = 136 нм.

Задача 5. Ген эукариот, кодирующий белок С, включает пять экзонов (по 140 пар нуклеотидов) и три интрона (по 720 пар нуклеотидов). Определить содержание нуклеотидов в незрелой и про‒и‒РНК и в зрелой и‒РНК.

Дано:

Ген включает:

5 экзонов по 140 пар нуклеотидов

3 интрона по 720 пар нуклеотидов

Определить содержание нуклеотидов в незрелой про‒и‒РНК и зрелой и‒РНК.

Решение. Незрелая про‒и‒РНК содержит всю информацию, переписанную с данного участка ДНК (гена), т.е. с пяти экзонов и три интронов. Следовательно, количество нуклеотидов в незрелой про‒и‒РНК равно:

5 × 140 + 3 × 720=2860 нуклеотидов.

При сохранении про‒и‒РНК интроны из нее вырезаются, поэтому зрелая и‒РНК будет состоять только из пяти экзоной. Следовательно, количество нуклеотидов в зрелой и‒РНК будет равно 5 × 140=700 нуклеотидов.

Тип задачи = молекулярная генетика

Ответ: количество нуклеотидов в незрелой про‒и‒РНК равно 2860, а количество нуклеотидов в зрелой и‒РНК равно 700.

Задача 6. В гене N содержится 21000 пар нуклеотидов. Определить число полных оборотов спирали в этом гене и количество закодированных в нем аминокислот.

Дано:

ГенN состоит из 21000 пар нуклеотидов.

Определить число полных оборотов спирали в гене;

количество закодированных в гене аминокислот.

Решение. Каждый полный виток спирали ДНК включает 10 пар нуклеотидов. Следовательно, количество полных оборотов спирали в гене равно 21000 : 10 = 2100 витков.

Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Следовательно, количество закодированных в гене аминокислот равно 2100 : 3 = 700 аминокислот.

Тип задачи – молекулярная генетика.

Ответ: Число полных оборотов спирали в гене – 2100.

Количество закодированных в гене аминокислот – 700.

Задача 7. Химический анализ показал, что в состав и‒РНК входит 24% ‒ уридиловых, 28% ‒ адениловых и 16% ‒ гуаниловых нуклеотидов. Определить процентный состав нуклеотидов в двуцепочечной ДНК, информация с которой «переписана» на и‒РНК.

Дано:

В состав и‒РНК входит

28% ‒ А, 24% ‒ У, 16% ‒ Г

Определить процентный состав нуклеотидов в ДНК.

Решение. Определяем процентное содержание цитидиловых нуклеотидов в и‒РНК, учитывая, что сумма всех нуклеотидов в и‒РНК составляет 100%.

100% ‒ (24% + 28% + 16%) = 32%

Учитывая процентное содержание цитидиловых нуклеотидов в и‒РНК, вычисляем процентный состав нуклеотидов смысловой цепи ДНК, с которой была переписана информация на и‒РНК:

Вторая цепочка ДНК является комплементарной первой, следовательно, в ней процентный состав нуклеотидов следующий:

А = 14%, Т = 12%, Ц = 16%, Г = 8%.

В двуцепочечной ДНК процентное содержание нуклеотидов будет таким:

Тип задачи – молекулярная генетика.

Ответ. Процентный состав нуклеотидов в двуцепочечной ДНК таков: А = 26%, Т = 26%, Г = 24%, Ц = 24%.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/493241-molekuljarnaja-genetika-reshenie-tipovyh-zada