Задачі для самостійного розв’язання. 1. Фрагмент ланцюгу ДНК має склад: Г-Г-Ц-А-Т-А-А-Ц-Г-А-А-Г.

1. Фрагмент ланцюгу ДНК має склад: Г-Г-Ц-А-Т-А-А-Ц-Г-А-А-Г.

Визначте: а) довжину гена; б) відсотковий вміст нуклеотидів в цьому ланцюзі.

2. В молекулі ДНК одного виду тварин тимін складає 18 % від загальної кількості нуклеотидів. Відносна молекулярна маса цієї молекули 600000. Відносна мол. маса одного нуклеотида = 300.

Визначте кількість усіх нуклеотидів ДНК.

3. Один з ланцюгів молекули ДНК має таку послідовність нуклеотидів: А-Г-А-Ц-Ц-А-Г-А-Т-А-Ц-Т

Визначте: а) довжину даної молекули; б) склад іншого ланцюга ДНК.

4.Яка довжина фрагменту ДНК, що складається з 30 нуклеотидів?
5.У молекулі ДНК аденілові нуклеотиди складають 15% від загальної кіль­кості.
Визначте процентний вміст інших видів нуклеотидів.
6. Зробіть висновок.

Практична робота №2

Тема. Розв'язування типових задач із молекулярної біології.

Мета: удосконалити практичні уміння і навички розв'язування задач і вправ з молекулярної біології, поглибити знання про синтез білка, перевірити знання студентів будови і функцій органел клітини.

Обладнання та матеріали: таблиця генетичного коду, методичні вказівки, збірники задач, завдання на індивідуальних картках, додаткові задачі.

Методичні вказівки

Біосинтез білка належить до пластичного обміну в організмах. Система запису генетичної інформації – генетичний код – певна послідовність нуклеотидів молекул нуклеїнової кислоти, що визначає порядок розташування амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі під час синтезу. Біосинтез має такі етапи: транскрипція, активація амінокислот, трансляція, утворення поліпептидного ланцюга. Синтез ланцюга із 150 амінокислот триває 3-5 секунд.

У живій природі в процесі еволюції виробився код, який називається кодом ДНК. На молекулах ДНК записана і зберігається інформація про первинну структуру всіх білків даної клітини. Частину молекули ДНК, у якій міститься інформація про первинну структуру одного певного білка, називають ГЕНОМ. Кожна амінокислота білка кодується сполученням трьох послідовно розміщених у ланцюзі ДНК нуклеотидів-триплетів. Виходячи з принципу комплементарності, нуклеотиду ДНК з азотистою основою Аденін (А) відповідає нуклеотид з азотистою основою Тимін (Т), Гуаніну (Г)- Цитозин (Ц). Інформація, яка міститься в гені, ніби переписується на і-РНК. Цей процес називається транскрипцією. Генетичний код однозначний, тобто кожний триплет кодує лише одну певну амінокислоту, та універсальний, єдиний для всіх організмів, які існують на Землі.

Користуватися таблицею просто. Перший нуклеотид у трипле­ті береться з лівого вертикального ряду, другий — з верхнього го­ризонтального і третій — з правого вертикального. Там, де пере­тнуться лінії, що йдуть від усіх трьох нуклеотидів, і знаходиться шукана амінокислота. Припустимо, потрібно довідатися, про яку амінокислоту несе інформацію триплет УГТ в і-РНК. Ліворуч по вертикалі беремо У, зверху — Г, праворуч по вертикалі — Г. Лінії перетинаються на «три», тобто триптофан. У ДНК ця амінокислота закодована триплетом АЦЦ.

Хід роботи

1. Розв'язування типових задач.

Приклади задач.

Задача 1. Ділянка ДНК має послідовно розміщені нуклеотиди:

 

А-А-Г-Т-Г-Т-Г-А-Ц-Т-Т-А. Який амінокислотний склад білкового ланцюга відповідає цій ділянці ДНК?

Рішення:

 

1. Виписуємо нуклеотиди ДНК. розбиваємо їх на триплети і одержуємо:

 

ААГ-ТГТ-ГАЦ-ТТА.

 

2. Складаємо триплети і-РНК комплементарні кодонам ДНК:

 

УУЦ-АЦА-АУГ-ААУ.

 

3. Визначаємо по таблиці, яка амінокислота закодована кожним триплетом і-РНК:

 

ДНК: ААГ -ТГТ -ГАЦ -ТТА

 

і-РНК: УУЦ -АЦА -ЦУГ -ААУ

 

Білок: Фенілаланін Треонін Лейцин Аспарагін

Задача 2. Користуючись таблицею генетичного коду, напишіть послідовність амінокислотних залишків у молекулі білка, що була синтезована на ІРНК із такою послідовністю нуклеотидів:

УУУ ГУУ ГІДУ ГГА ГАЦ ГГГ ЦГУ УЦУ УАУ УГУ ГАУ ГАЦ УАА

 

Задача 3. Фрагмент молекули білка міоглобіну містить амінокислоти, послідовність розташування яких: Валін-Аланін-Глутамінова кислота-Тирозин-Серин-Глутамін. Написати структуру ділянки молекули ДНК, яка кодує данну послідовність амінокислот.

 

Рішення:

 

1. По таблиці знаходимо триплети, які кодують кожну з наведених амінокислот. Код для амінокислот: Валін-ГУУ, Аланін-ГЦУ, Глутамінова кислота-ГАА, Тирозин-УАУ, Серин-УЦУ. Глутамін-ЦАА. Виписуємо кодони всіх амінокислот у необхідній послідовності. Одержаний ланцюг відображає будову молекули і-РНК: ГУУ-ГЦУ-ГАА-УАУ-УЦУ-ЦАА

 

2. Визначаємо будову ланцюгу ДНК, яка кодувала будову і-РНК:

 

ЦАА-ЦГА-ЦТТ-АТА-АГА-ГТТ.

 

Задача 4. Користуючись таблицею генетичного коду, напишіть можливу послідовність нуклеотидів у гені, що кодує пептид з такою послідовністю залишків амінокислот:

арг-фен-мет-сер-рте-лей-тир-цис-ала-вал-арг

Задача 5. Визначте молекулярну масу та довжину гена, якщо у ньому закодований поліпептид, молекулярна маса якого дорівнює 28000 а.о.м. Що має більшу масу – білок чи ген, що його кодує?

Розв’язання

Білок складається із 28000: 100 = 280 амінокислот.

Цей білок кодується одним із ланцюгів гена, який містить

280 х 3 = 840 нуклеотидів.

Молекулярна маса гена (складається з двох ланцюгів ДНК) дорівнює

345 х 840 х 2 = 597600 а.о.м.

Довжина гена дорівнює довжині одного з його ланцюгів:

0,34 х 840 = 285,6 (нм).

Порівняємо масу гена та масу поліпептиду:

 

597600: 28000 = 20,7, тобто маса гена приблизно у 21 разів більша ніж маса поліпептиду.