Пропонований задачник включає завдання по темі: молекулярна генетика (роль нуклеїнових кислот, код ДНК).
Задачник містить методичні рекомендації, мета яких - допомогти в самостійному освоєнні способів вирішення завдань. У посібнику наводяться приклади типових завдань з докладним поясненням оформлення, умовних позначень і рішення. Кожен тип завдань передує коротким теоретичним матеріалом. Для закріплення отриманих знань пропонуються контрольні завдання, які можна вирішувати як в класі, так і вдома.
Посібник може бути використано як при поглибленому вивченні біології в школі, так і при підготовці до вступу до вищих навчальних закладів.
Пропонований задачник включає завдання по темі: молекулярна генетика (роль нуклеїнових кислот, код ДНК).
Задачник містить методичні рекомендації, мета яких - допомогти в самостійному освоєнні способів вирішення завдань. У посібнику наводяться приклади типових завдань з докладним поясненням оформлення, умовних позначень і рішення. Кожен тип завдань передує коротким теоретичним матеріалом. Для закріплення отриманих знань пропонуються контрольні завдання, які можна вирішувати як в класі, так і вдома.
Посібник може бути використано як при поглибленому вивченні біології в школі, так і при підготовці до вступу до вищих навчальних закладів.
Завдання по темі «Нуклеїнові кислоти»
відносна молекулярна маса одного нуклеотиду приймається за 345 г / моль
молекулярна маса однієї амінокислоти - 110-120 г / моль
відстань між нуклеотидами в ланцюжку молекули ДНК (= довжина одного нуклеотиду) - 0, 34 нм
компліментарність нуклеотидів: А = Т; Г = Ц
ланцюга ДНК утримуються водневими зв'язками, які утворюються між комплементарними азотистими підставами: аденін з тиміном з'єднуються двома водневими зв'язками, а гуанін з цитозином - трьома.
Приклад №1. На фрагменті однієї нитки ДНК нуклеотиди розташовані в послідовності: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т.
цьому гені і його довжину.
1) добудовуємо другу нитку (за принципом комплементарності)
2) Σ (А + Т + Ц + Г) = 24, з них Σ (А) = 8 = Σ (Т)
8 - х% звідси: х = 33,4%
3) Σ (А + Т + Ц + Г) = 24, з них Σ (Г) = 4 = Σ (Ц)
4 - х% звідси: х = 16,6%
4) молекула ДНК двуцепочечной, тому довжина гена дорівнює довжині одного ланцюга: 12 • 0,34 = 4,08 (нм)
1) Ц - 18% = Г - 18%, тому що Σ (Г) = Σ (Ц)
2) На частку А + Т доводиться 100% - (18% +18%) = 64%, тобто по 32%
Приклад №3. У молекулі ДНК виявлено 880 гуанілова нуклеотидів, які
складають 22% від загального числа нуклеотидів в цій ДНК. Визначте:
а) скільки інших нуклеотидів в цій ДНК?
б) яка довжина цього фрагмента?
1) Σ (Г) = Σ (Ц) = 880 (це 22%)
На частку інших нуклеотидів припадає 100% - (22% + 22%) = 56%, тобто по 28%
Для обчислення кількості цих нуклеотидів складаємо
пропорцію 22% - 880
28% - х звідси: х = 1120
2) для визначення довжини ДНК потрібно дізнатися, скільки всього нуклеотидів міститься в 1
Приклад №4. Дана молекула ДНК з відносною молекулярною масою 69000, з них 8625 припадає на частку аденілових нуклеотидів. Знайдіть кількість всіх нуклеотидів в цій ДНК. Визначте довжину цього фрагмента.
1) Оскільки відносна молекулярна маса одного нуклеотиду приймається за 345 г / моль, то
69000. 345 = 200 (нуклеотидів в ДНК)
8625. 345 = 25 (аденілових нуклеотидів в цій ДНК)
2) Σ (Г + Ц) = 200 - (25 + 25) = 150, тобто їх по 75.
3) 200 нуклеотидів в двох ланцюгах = в одній - 100.
100 · 0,34 = 34 (нм)
Приклад №5 Дві ланцюга ДНК утримуються один проти одного водневими зв'язками. Визначте число подвійних і потрійних водневих зв'язків цього ланцюга ДНК, якщо відомо, що нуклеотидів з тиміном - 18, з цитозином - 32 в обох ланцюгах ДНК.
1) Тимин з аденін з'єднуються двома водневими зв'язками. Якщо нуклеотидів з
тиміном - 18, то аденілових нуклеотидів теж 18. Отже, між ними
виникає 18 подвійних водневих зв'язків.
2) Цитозин з гуаніном з'єднуються трьома водневими зв'язками. Якщо нуклеотидів з
цитозином - 32, то з гуаніном теж буде 32. Значить між ними виникає 32 потрійні
Завдання для самостійної роботи
2. На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в наступному порядку: Г-Г-Ц-Ц-А-Т-Т-Т-Г-Ц-А-Т-А-Ц-Г-Т-... Визначте структуру другий ланцюга ДНК і визначте
довжину цього фрагмента ДНК.
3. Фрагмент першого ланцюга ДНК має наступний нуклеотидний склад:
Г-Г-Г-Ц-А-Т-А-А-Ц-Г-Ц-Т. Визначте порядок чергування нуклеотидів у другій
ланцюга. Яка довжина даного фрагмента молекули ДНК? Визначте відсоток вмісту кожного нуклеотиду в даному фрагменті.
4. У молекулі ДНК цитозинових нуклеотид становить 20% від загальної кількості нуклеотидів. Визначте, скільки інших типів нуклеотидів в цій молекулі.
7. В одній молекулі ДНК нуклеотиди з цитозином складають 11% від загального числа нуклеотидів. Визначте кількість (у%) інших нуклеотидів в молекулі ДНК.
8. Скільки міститься аденінових, тимінових і цитозинових нуклеотидів (окремо) у фрагменті молекули ДНК, якщо в ньому виявлено 300 гуанінових
нуклеотидів, які складають 20% від загальної кількості нуклеотидів в цьому фрагменті молекули ДНК? Яка довжина цього фрагмента ДНК?
9. Визначте довжину фрагмента ДНК, якщо її ланцюжок складається з 350 гуанінових і 300 тимінових нуклеотидів.
10. У молекулі ДНК знаходиться 1250 нуклеотидів з тиміном, що становить 20% від їх загального числа. Визначте, скільки нуклеотидів з аденін, цитозином і гуаніном міститься в окремо в молекулі ДНК. Відповідь поясніть.
11 .Участок молекули ДНК має наступну структуру: ЦЦАТТАГГЦЦААГГТЦГТАТА. Визначте структуру другого ланцюга ДНК і число потрійних водневих зв'язків в цьому
ділянці молекули ДНК.
12. Ділянка молекули ДНК, що кодує частина поліпептиду, має наступну будову: АЦЦАТАГТЦЦААГГА. Визначте число подвійних і потрійних водневих зв'язків в цій ділянці молекули.
13. На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в наступному порядку:
Г-Г-Г-Ц-А-Т-А-Т-Г-Ц-Ц-Т-А-Ц-А-Т ... Визначте структуру другого ланцюга ДНК і число подвійних водневих зв'язків в цій ділянці ДНК.
14. Молекулярна маса молекули ДНК становить 149730. З них 42435 припадає на частку гуанілова нуклеотидів. Знайдіть кількість всіх нуклеотидів в цій ДНК. Визначте довжину цього фрагмента ДНК.
15. Молекулярна маса молекули ДНК дорівнює 72450. тимінових нуклеотидів в даній молекулі 73. Визначте кількість інших нуклеотидів і довжину молекули ДНК.
16. До складу молекули ДНК входить 286 гуанілова нуклеотиду, а маса всіх тимінових нуклеотидів становить 28980. Визначте кількість усіх нуклеотидів і молекулярну масу молекули ДНК.
Завдання по темі «Код ДНК. Синтез білка ».
Ген - це ділянка ДНК, що кодує певний білок. Найменша зміна структури ДНК веде до змін білка, що в свою чергу змінює ланцюг біохімічних реакцій з його участю, що визначають ту чи іншу ознаку або серію ознак.
Первинна структура білка, тобто послідовність амінокислотних залишків, зашифрована в ДНК у вигляді послідовності азотистих основ аденіну (А), тиміну (Т), гуаніну (Г) і цитозину (Ц). Кожна амінокислота кодується однією або декількома послідовностями з трьох нуклеотидів - триплету (кодонами).
Синтезу білка передує перенесення його коду з ДНК на інформаційну РНК (іРНК) - транскрипція. При транскрипції виконується принцип доповнення, або комплементарності: А, Т, Г і Ц в ДНК відповідають У (урацил), А, Ц і Г в іРНК.
Безпосередньо синтез білка, або трансляція. відбувається на рибосомі: амінокислоти, подносімие до рибосоми своїми транспортними РНК (тРНК), з'єднуються в поліпептидний ланцюг білка відповідно триплетів підстав іРНК.
Однозначна зв'язок між послідовностями нуклеотидів в ДНК і амінокислот в поліпептидному ланцюзі білка дозволяє по одній з них визначити іншу. Знаючи зміни в ДНК, можна сказати, як зміниться первинна структура білка.
При вирішенні завдань цього типу необхідно пам'ятати і обов'язково вказувати в поясненнях наступне:
• кожна амінокислота доставляється до рибосом однієї тРНК, отже, кількість амінокислот у білку дорівнює кількості молекул тРНК, які брали участь в синтезі білка;
• кожна амінокислота кодується трьома нуклеотидами (одним кодоном, або кодоном), тому кількість кодують нуклеотидів завжди в три рази більше, а кількість триплетів (кодонів) дорівнює кількості амінокислот у білку;
• кожна тРНК має антикодон, комплементарний кодону іРНК, тому кількість антикодон, а значить і в цілому молекул тРНК дорівнює кількості кодонів іРНК;
• іРНК комплементарна одному з ланцюжків ДНК, тому кількість нуклеотидів іРНК дорівнює кількості нуклеотидів ДНК. Кількість триплетів, зрозуміло, також буде однаковим.
Приклад №1. Фрагмент молекули ДНК складається з нуклеотидів, розташованих в наступній послідовності: ТАААТГГЦААЦЦ.
Визначте склад і послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі, закодованої в цій ділянці гена.
1) Виписуємо нуклеотиди ДНК і, розбиваючи їх на триплети, отримуємо кодони ланцюга
молекули ДНК: ТАА-АТГ-ГЦА-АЦЦ.
2) Складаємо триплети іРНК, комплементарні кодонам
ДНК, і записуємо їх рядком нижче:
Таблиця генетичного коду
3) По таблиці кодонів визначаємо, яка амінокислота закодована кожним кодонів
Таблиця генетичного коду
10. ТТТ-ЦТТ-ТГА-ЦГГ-ЦГГ-ЦГГ-ТТТ. Довжина ділянки 7,14 нм.
11. МДА-ЦАА-ГЦА-МДА-ДАА-ЦАА-ГЦА Довжина ділянки 7,14 нм.
12. ЦТТ-АГА-ТТТ-ЦАА-МДА. А = Т = 33,3%, Г = Ц = 16,7%.
13. нуклеотидів в ДНК 1890, в РНК 945, т-РНК = 315.
14. Довжина ділянки ДНК = 126,48 нм. Т-РНК = 124.
15. У ДНК 1980 нуклеотидів. Довжина ділянки = 336,6 нм.
16. т-РНК = 98. Число нуклеотидів в і-РНК 294, В ДНК 588.
17. А = Т = 630; Г = Ц = 420. АМК = 350.
18. У ДНК Т - 150, А - 200, Ц - 250, Г - 150. Всього А і Т по 350 нуклеотидів, Г і Ц по
400 нуклеотидів. Ділянка ДНК кодує 250 амінокислот.
19. Послідовність нуклеотидів на і-РНК: АГЦ-ГЦУ-УУА-ГГГ.
ДНК: ТЦГ-ЦГА-ААТ-ЦЦЦ. Послідовність амінокислот: СЕР-АЛК-ЛЕЙ-ГЛИ
20. тРНК - УАУ-ЦГА-ЦУУ-ГЦЦ-УГА;
нуклеотидних послідовність кодону ДАА;
нуклеотидних послідовність антикодону тРНК - ЦУУ, що відповідає кодону
ДАА за правилом комплементарності.
21. Білок складається з 30 амінокислот. 30 триплетів. Кількість нуклеотидів в гені 90.
22. Нова ланцюг ДНК: ЦАТ - ГГЦ - ТВТ - ТЦЦ - ТЦЦ - ГТЦ.
Структура і-РНК: ГУА - ЦЦГ - АЦА - АГГ - АГГ - ЦАГ.
Відбудеться подовження молекули білка на одну амінокислоту. Молекула білка буде
складатися з амінокислот: вал - про - тре - арг - арг - ГЛН.