Молекулярна біологія вивчає механізми зберігання і передачі спадкової інформації. Завдання з молекулярної біології зустрічаються в двох основних темах: нуклеїнові кислоти, генетичний код.
Типи завдань Встановлення послідовності нуклеотидів в ДНК, іРНК, антикодон тРНК, використовуючи принцип комплементарності. Обчислення кількості нуклеотидів, їх процентне співвідношення в ланцюзі ДНК, іРНК. Обчислення кількості водневих зв'язків в ланцюзі ДНК, іРНК. Визначення дини, маси ДНК, іРНК. Визначення послідовності амінокислот по таблиці генетичного коду. Визначення маси ДНК, гена, білка, кількості амінокислот, нуклеотидів. Комбіновані.
Вимоги до вирішення завдань хід рішення повинен відповідати послідовності процесів, що протікають в клітині вирішувати завдання усвідомлено, обґрунтовувати кожну дію теоретично запис рішення оформляти акуратно, ланцюги ДНК, іРНК. тРНК прямі, символи нуклеотидів чіткі, розташовані на одній лінії по горизонталі ланцюга ДНК, іРНК. тРНК розміщувати на одному рядку без перенесення відповіді на всі питання виписувати в кінці рішення
Перший тип завдань - завдання на встановлення послідовності нуклеотидів в ДНК, іРНК, антикодон тРНК Ділянка правої ланцюга молекули ДНК має послідовність нуклеотидів: А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц -А-Т. Запишіть послідовність нуклеотидів лівої ланцюга ДНК. Дано: ДНК А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т Рішення: (нуклеотиди лівої ланцюга ДНК підбираємо за принципом комплементарності А-Т, Г-Ц ) ДНК А Г Т Ц Т А А Ц Т Г А Г Ц А Т ДНК Т Ц А Г А Т Т Г А Ц Т Ц Г Т А Відповідь. ліва ланцюг ДНК має послідовність нуклеотидів Т-Ц-А-Г-А-Т-Т-Г-А-Ц-Т-Ц-Г-Т-А
Перший тип завдань - завдання на встановлення послідовності нуклеотидів в ДНК, іРНК, антикодон тРНК Ділянка ланцюга молекули ДНК має послідовність нуклеотидів: Ц-Т-А-А-Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т-Г А-Г. Запишіть послідовність нуклеотидів іРНК. Дано: ДНК Ц-Т-А-А- Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т Г А- Г Рішення: (нуклеотиди іРНК підбираємо за принципом комплементарності до ДНК. А-У, Г Ц) ДНК Ц Т А А Ц Ц А Т А Г Т Т Г А Г іРНК Г А У У Р Г У А У Ц А А Ц У Ц Відповідь. іРНК має послідовність нуклеотидів Г-А-У-У-Г Г-У-А-У-Ц-А-А-Ц-У-Ц
* Визначте послідовність нуклеотидів іРНК, Антикодон молекул тРНК. якщо фрагмент ДНК має послідовність нуклеотидів Г-Ц-Ц-Т-А-Ц-Т-А-А-Г-Т-Ц Дано: ДНК Г-Ц-Ц-Т-А-Ц-Т-А-А- Г-Т-Ц Рішення: (нуклеотиди підбираємо за принципом комплементарності А-У, Г-Ц під ДНК спочатку будуємо іРНК, потім тРНК) ДНК Г Ц Ц Т А Ц Т А А Г Т Ц іРНК Ц Г Г А У Г А У У Ц А Г тРНК Г Ц Ц У А Ц У А А Г У Ц Відповідь. іРНК має послідовність нуклеотидів Ц Г Г А У Г А У У Ц А Г Антикодон тРНК Г Ц Ц У А Ц У А А Г У Ц
Скільки міститься нуклеотидів А, Т, Г, у фрагменті молекули ДНК, якщо в ньому виявлено 1500 нуклеотидів Ц, що становить 30% від загальної кількості нуклеотидів в цьому фрагменті ДНК? Дано: Ц 30% = 1500 нуклеотидів Знайти: кількість нуклеотидів А, Т, Г Рішення: Так як Ц комплементарен Г і їх кількість одно, то Г = 30%, що становить 1500 нуклеотидів. згідно з правилом Чаргаффа А + Г = Т + Ц, все нуклеотиди в ДНК становлять 100% А + Г і Т + Ц по 50% отже 50-30 = 20% (А, Т). Складемо пропорцію 30% - 1500 20% -. 20х1500. 30 = 1000 нуклеотидів (А, Т) Відповідь: у фрагменті молекули ДНК міститься: Г = 1500 нуклеотидів, А = 1000 нуклеотидів, Т = 1000 нуклеотидів.
* Ділянка молекули ДНК (один ланцюжок) містить: 150 нуклеотидів - А, 50 нуклеотидів - Т, 300 нуклеотидів - Ц, 100 нуклеотидів - Г. Визначте. кількість нуклеотидів у другій ланцюга з А, Т, Г, Ц і загальна кількість нуклеотидів з А, Т, Ц, Г в двох ланцюгах ДНК. Дано: нуклеотидів в 1-й ланцюга ДНК: А-150, Т-50, Ц-300, Г-100. Знайти: А, Т, Ц, Г в двох ланцюгах ДНК. Рішення: А = Т, Г = Ц, так як вони комплементарні, тому в другій ланцюга Т-150, А-50, Г-300, Ц-100 Всього нуклеотидів: А (150 + 50) + Т (50 + 150) + Г (300 + 100) + Ц (100 + 300) = 1200 Відповідь: нуклеотидів у другій ланцюга Т-150, А-50, Г-300, Ц-100; 1200 нуклеотидів в двох ланцюгах.
* Третій тип завдань на обчислення кількості водневих зв'язків. Дві ланцюга ДНК утримуються водневими зв'язками. Визначте число водневих зв'язків в цьому ланцюзі ДНК, якщо відомо, що нуклеотидів з аденін 12, з гуаніном 20. Дано: А-12, Г-20 Знайти: водневих зв'язків в ДНК Рішення: А = Т, Г = Ц, так як вони комплементарні Між А і Т подвійна воднева зв'язок, тому 12х2 = 24 зв'язку Між Г і Ц потрійна воднева зв'язок, тому 20х3 = 60 зв'язків 24 + 60 = 84 водневих зв'язків всього Відповідь: 84 водневих зв'язків.
* Четвертий тип завдань визначення довжини, ДНК, іРНК Ділянка молекули ДНК складається з 60 пар нуклеотидів. Визначте довжину цієї ділянки (відстань між нуклеотидами в ДНК становить 0, 34 нм) Дано: 60 пар нуклеотидів Знайти: довжину ділянки Рішення: довжина нуклеотиду 0, 34 нм 60х0,34 = 20,4 нм Відповідь: 20,4 нм Довжина ділянки молекули ДНК становить 510нм. Визначте число пар нуклеотидів в цій ділянці. Дано: довжина ділянки ДНК 510нм Знайти: Визначте число пар нуклеотидів Рішення: довжина нуклеотиду 0, 34 нм 510: 0,34 = 1500 нуклеотидів Відповідь 1500 нуклеотидів
Число нуклеотидів у ланцюгу ДНК дорівнює 100. Визначте довжину цієї ділянки Дано: 100 нуклеотидів Знайти: довжину ділянки Рішення: довжина нуклеотиду 0, 34 нм. ДНК складається з 2-х ланцюгів значить 50 пар нуклеотидів. 50х0,34 = 17нм Відповідь: 17нм Число нуклеотидів у ланцюгу і-РНК дорівнює 100. Визначте довжину цієї ділянки Дано: 100 нуклеотидів Знайти: довжину ділянки Рішення: довжина нуклеотиду 0, 34 нм. і-РНК складається з одного ланцюга 100х0,34 = 34нм Відповідь: 34нм
«Біосинтез білка, генетичний код» на ділянці ДНК будується іРНК іРНК переходить в цитоплазму іРНК з'єднується з рибосомою (2 триплетів) тРНК несе амінокислоту в рибосом кодон іРНК комплементарний антикодону тРНК в рибосоме з амінокислот утворюється білок ДНК РНК білок 20 амінокислот - 64 триплетів ДНК - іРНК - тРНК 3 нуклеотиду = 1 триплет = 1 амінокислота = 1тРНК
П'ятий тип завдань - визначення послідовності амінокислот по таблиці генетичного коду. Фрагмент ланцюга ДНК має послідовність нуклеотидів: ТГГАГТГАГТТА. Визначте послідовність нуклеотидів на іРНК, Антикодон тРНК і амінокислотну послідовність фрагмента молекули білка. Дано: ДНК Т-Г-Г-А-Г-Т-Г-А-Г-Т-Т-А Знайти: іРНК, тРНК і амінокислотну послідовність білка Рішення: на ділянці ДНК за принципом комплементарності (А-У, Г Ц) побудуємо іРНК, потім по ланцюгу іРНК побудуємо тРНК за принципом комплементарності (А-У, Г-Ц) ДНК Т-Г-Г- А- Г- Т Г А- Г- Т Т А іРНК А- Ц-Ц-У-Ц А- Ц У-Ц А- А- У тРНК У-Г Г А-г-У-Г-а- Г- У-У-А іРНК розділимо на триплети і по таблиці генетичного коду визначимо амінокислотну послідовність білка: А-Ц-Ц тре, У-Ц-А сер, Ц-У-Ц лей, А- А-У АСН. Відповідь. іРНК А-Ц-Ц-У-Ц А-Ц-У-Ц-А-А-У тРНК У-Г-г-А- Г-У-Г-А-Г-У-У-А амінокислотну послідовність білка: тре, сер, лей, АСН
* Ділянка молекули ДНК має наступну будову: МДА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА Визначте послідовність нуклеотидів відповідної ділянки іРНК. Визначте послідовність амінокислот в поліпептиди, синтезованих по іРНК. Як изме нітся послідовність амінокислот в поліпептиди, якщо в результаті мутації п'ятий нуклеотид в ДНК буде замінений на аденін? Відповідь поясніть. Дано: ДНК МДА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА Знайти: амінокислотну послідовність вихідного білка, мутованого Рішення: визначимо іРНК за принципом комплементарності ДНК МДА -АЦЦ-АТА-ГТЦ- ЦАА іРНК ЦЦУ- УГГ-УАУ-ЦАГ-ГУУ По таблиці генетичного коду визначимо амінокислотну послідовність білка: про, три, тир, ГЛН, вал В результаті мутації ДНК зміниться. тому п'ятий нуклеотид в ДНК буде замінений на аденін ДНК МДА - ВАЦ-АТА-ГТЦ- ЦАА іРНК ЦЦУ- УУГ-УАУ-ЦАГ-ГУУ По таблиці генетичного коду визначимо амінокислотну послідовність зміненого білка: про, лей, тир, ГЛН, вал, Відповідь: про, три, тир, ГЛН, вал; про, лей, тир, ГЛН, вал, так як змінився нуклеотид в ДНК, то змінився нуклеотид іРНК, змінилася амінокислота і структура білка.
* Відомо, що всі види РНК синтезуються на ДНК-матриці. Фрагмент молекули ДНК, на якому синтезується ділянку центральної петлі тРНК, має наступну послідовність нуклеотидів АТАГЦТГААЦГГАЦТ. Встановіть нуклеотидную послідовність ділянки тРНК, який синтезується на даному фрагменті, і амінокислоту, яку буде переносити ця тРНК в процесі біосинтезу білка, якщо третій триплет відповідає антикодону тРНК. Дано: ДНК АТАГЦТГААЦГГАЦТ Знайти: нуклеотидную послідовність ділянки тРНК амінокислоту, яку буде переносити тРНК Рішення. Так як тРНК синтезуються на ДНК, то побудуємо тРНК за принципом комплементарності (А-У, Г-Ц) ДНК А Т А Г Ц Т Г А А Ц Г Г А Ц Т тРНК У А У Ц Г А Ц У У Г Ц Ц У Г А Третій триплет (антикодон тРНК) ЦУУ. відповідає кодону на мРНК ДАА (за принципом комплементарності), по таблиці генетичного коду цього кодону відповідає амінокислота гли, яку переносити дана тРНК. Відповідь: тРНК УАУЦГАЦУУГЦЦУГА амінокислота гли
Шостий тип завдань - визначення маси білка, кількості амінокислот, нуклеотидів. 1. Фрагмент молекули ДНК містить 1230 нуклеотидних залишків. Скільки амінокислот буде входити до складу білка? Дано: 1230 нуклеотидів Знайти: кількість амінокислот Рішення: Однією амінокислоті відповідає 3 нуклеотда, тому 1230: 3 = 410 амінокислот. Відповідь: 410 амінокислот. 2. Скільки нуклеотидів містить ген, що кодує білок з 210 амінокислот? Дано: 210 амінокислот Знайти: кількість нуклеотидів Рішення: Однією амінокислоті відповідає 3 нуклеотда, тому 210х3 = 630 нуклеотидів Відповідь: 630 нуклеотидів
* Визначте число амінокислот. що входять до складу білка, число триплетів і число нуклеотидів в гені, який кодує цей білок, якщо в процесі трансляції брало участь 30 молекул тРНК. Дано: 30 тРНК Знайти: число амінокислот, триплетів, нуклеотидів в гені Рішення: 1тРНК = 1 амінокислоті, тому амінокислот 30 1 амінокислоті = 1 триплети, тому триплетів 30 1 триплет = 3 нуклеотиду, тому 30х3 = 90 нуклеотидів. Відповідь: амінокислот 30, триплетів 30, 90 нуклеотидів
* Молекулярна маса поліпептиду становить 40000. Визначте довжину кодує його гена, якщо молекулярна маса однієї амінокислоти в середньому дорівнює 100, а відстань між сусідніми нуклеотидами в ланцюжку ДНК становить 0, 34 нм. Дано: маса білка - 40000 маса амінокислоти - 100 відстань між нуклеотидами 0,34нм Знайти: довжину гена Рішення: Так як білок (поліпептид) складається з амінокислот, знайдемо кількість амінокислот 40000: 100 = 400 1 амінокислота = 3 нуклеотиду, 400х3 = 1200 нуклеотидів ген складається з нуклеотидів. Довжина гена 1200х0,34 = 408нм Відповідь: довжина гена 408нм
Комбіновані завдання * Білок складається з 100 амінокислот. Встановіть, у скільки разів молекулярна маса ділянки гена, що кодує даний білок, перевищує молекулярну масу білка, якщо середня молекулярна маса амінокислоти -110, а нуклеотиду - 300. Дано: 100 амінокислот, молекулярна маса амінокислоти -110, молекулярна маса нуклеотиду - 300. Знайти . у скільки разів маса гена перевищує масу білка. Рішення: Так як ген - це ділянка ДНК, що складається з нуклеотидів, то визначимо їх кількість: одну амінокислоту кодують 3 нуклеотиду. то 100х3 = 300 нуклеотидів. Молекулярна маса білка 100х110 = 11000, молекулярна маса гена 300х300 = 90000 молекулярна маса ділянки гена, що кодує даний білок, перевищує молекулярну масу білка: 90000: 11000 = 8 разів Відповідь. в 8 разів
Яку довжину має ділянку молекули ДНК, в якому закодована первинна структура інсуліну, якщо молекула інсуліну містить 51 амінокислоту, а один нуклеотид займає 0,34 нм в ланцюзі ДНК? Яке число молекул тРНК необхідно для перенесення цієї кількості амінокислот до місця синтезу? (Слід враховувати, що одна тРНК доставляє до рибосоми одну амінокислоту.) Відповідь поясніть. Дано: 51 амінокислота, 1 нуклеотид 0,34 нм Знайти: довжину ДНК, число тРНК 1) для кодування однієї амінокислоти необхідно 3 нуклеотиду, 51 х 3 = 153 нуклеотиду; 2) ділянка ДНК має довжину 0,34 х 153 = 52 нм 3) одна тРНК переносить одну амінокислоту, тому тРНК 51 молекула Відповідь: довжина ДНК 52 нм. число тРНК - 51
Енергетичний обмін 1. Підготовчий (в травному каналі, лизосомах) крохмаль глюкоза (Е) 2. Безкисневий «гліколіз» (в цитоплазмі) глюкоза 2 ПВК + 2АТФ 3. Кисневий «дихання» (в мітохондріях) ПВК СО2 + Н 2О + 36 АТФ 1 глюкоза = 38 АТФ
У процесі гліколізу утворилося 42 молекули піровиноградної кислоти. Яка кількість молекул глюкози піддалося розщепленню і скільки молекул АТФ утворюється при повному окисленні? Дано: 42 ПВК Знайти: к-ть глюкози, кількість АТФ при повному окисленні. Рішення: 1) при гліколізі одна молекула глюкози розщеплюється з утворенням 2-х молекул піровиноградної кислоти (ПВК), отже, гликолизу піддалося: 42. 2 = 21 молекула глюкози; 2) при повному окисленні однієї молекули глюкози (безкисневому 2АТФ і кисневий етапи 36 АТФ) утворюється 38 молекул АТФ; 3) при окисленні 21 молекули утворюється: 21 х 38 = 798 молекул АТФ. Відповідь: 21 молекула глюкози, 798 молекул АТФ
Загальна маса всіх молекул ДНК в 46 хромосомах однієї соматичної клітини людини становить близько 6. 10 -9 мг. Визначте, чому дорівнює маса всіх молекул ДНК в ядрі при овогенезі перед початком поділу, в кінці телофази мейозу I і мейозу II. Поясніть отримані результати. Дано: 46 хромосом = маса 6. 10 -9 мг Знайти: масу ДНК: перед початком поділу, в кінці телофази мейозу I і мейозу II. Рішення: 1) перед початком поділу в процесі реплікації число ДНК подвоюється і маса ДНК дорівнює 2 • 6. 10 -9 = 12. 10 -9 мг; 2) перший розподіл мейозу редукционное, число хромосом стає в 2 рази менше, але кожна хромосома складається з двох молекул ДНК (сестринських хроматид), тому в телофазе мейозу I маса ДНК дорівнює 12. 10 -9. 2 = 6. 10-9 мг; 3) після мейозу II кожне ядро в клітині містить однохроматідние хромосоми гаплоїдного набору, тому в телофазе мейозу II маса ДНК дорівнює 6. 10-9. 2 = 3. 10-9 мг. Відповідь: маса ДНК перед початком поділу 12. 10 -9 мг, в кінці телофази мейозу I - 6. 10-9 мг, в кінці телофази мейозу II - 3. 10-9 мг
Список використаної літератури