Файл: Решение заданий по разделу Молекулярная биология.pptx

изучает механизмы хранения и передачи наследственной информации.

Задачи по молекулярной биологии встречаются в двух основных темах:

нуклеиновые кислоты, генетический код.

Типы задач

Установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК, используя принцип комплементарности.
Вычисление количества нуклеотидов, их процентное соотношение в цепи ДНК, иРНК.
Вычисление количества водородных связей в цепи ДНК, иРНК.
Определение длины, массы ДНК, иРНК.
Определение последовательности аминокислот по таблице

генетического кода.
Определение массы ДНК, гена, белка, количества аминокислот, нуклеотидов.
Комбинированные .

Требования к решению задач

ход решения должен соответствовать последовательности процессов, протекающих в клетке решать задачи осознано, обосновывать каждое действие теоретически запись решения оформлять аккуратно, цепи ДНК, иРНК , тРНК прямые, символы нуклеотидов четкие, расположены на одной линии по горизонтали цепи ДНК, иРНК , тРНК размещать на одной строке без переноса ответы на все вопросы выписывать в конце решения

ДНК ( дезоксирибонуклеиновая кислота) две цепи в спирали	РНК (рибонуклеиновая кислота) одна цепь
состоят из нуклеотидов Строение нуклеотида
1 дезоксирибоза	1 рибоза
2 остаток фосфорной кислоты	2 остаток фосфорной кислоты
3 азотистое основание:	3 азотистое основание:
А- аденин	А- аденин
Г – гуанин	Г – гуанин
Ц – цитозин	Ц – цитозин
Т - тимин	У - урацил
А-Т, Г-Ц Принцип комплементарности А-У, Г-Ц
Между азотистыми основаниями водородные связи А = Т двойная , Г ≡ Ц тройная
Правила Чаргаффа А=Т, Г=Ц А+Г = Т+Ц ( 100% в 2-х цепях)	( 100 % в 1-й цепи)
*азотистые основания : 1. Пуриновые – А, Г 2. Пиримидиновые – Ц, Т,У
Функция: хранение наследственной информации Спираль ДНК: Ширина 2 нм* Шаг спирали 10 пар нуклеотидов 3,4 нм 3.Длина нуклеотида 0, 34 нм 4.Масса ДНК 6·10-12	Виды РНК и их функции: иРНК или мРНК – 5%, считывает информацию с ДНК и переносит её к рибосоме тРНК – 10%, переносит аминокислоту рРНК – 85%, входит в состав рибосом

Справочная информация

Один шаг это полный виток спирали ДНК– поворот на 360o
Один шаг составляют 10 пар нуклеотидов
Длина одного шага – 3,4 нм
Расстояние между двумя нуклеотидами – 0,34 нм
Молекулярная масса одного нуклеотида – 345 г/моль
Молекулярная масса одной аминокислоты – 120 г/мол
В среднем один белок содержит 400 аминокислот;

Первый тип задач - задачи на установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК

Участок правой цепи молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов:
А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т. Запишите последовательность нуклеотидов левой цепи ДНК.
Дано: ДНК А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т
Решение: ( нуклеотиды левой цепи ДНК подбираем по принципу комплементарности 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
Ответ : левая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов Т-Ц-А-Г-А-Т-Т-Г-А-Ц-Т-Ц-Г-Т-А

Первый тип задач - задачи на установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК

Участок цепи молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: Ц-Т-А-А-Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т-Г-А-Г. Запишите последовательность нуклеотидов иРНК.
Дано: ДНК Ц-Т-А-А- Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т- Г- А- Г
Решение: ( нуклеотиды иРНК подбираем по принципу

комплементарности к ДНК : А-У, Г-Ц)

⚫
ДНК Ц Т А А Ц Ц А Т А Г Т Т Г А Г
иРНК Г А У У Г Г У А У Ц А А Ц У Ц

⚫
Ответ : иРНК имеет последовательность нуклеотидов Г-А-У-У-Г- Г-У-А-У-Ц-А-А-Ц-У-Ц

* Определите последовательность нуклеотидов иРНК, антикодоны молекул тРНК , если фрагмент ДНК имеет последовательность нуклеотидов

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
Решение: (нуклеотиды подбираем по принципу комплементарности А-У, Г-Ц под ДНК сначала строим иРНК, затем тРНК)

⚫
ДНК	ГЦЦ- ТАЦ- ТАА-	ГТЦ
иРНК	ЦГГ- АУГ- АУУ-	ЦАГ
тРНК	ГЦЦ; УАЦ; УАА;	ГУЦ

Ответ : иРНК имеет последовательность нуклеотидов Ц ГГАУГАУУЦАГ
антикодоны тРНК Г Ц Ц; У А Ц; У А А; Г У Ц

Второй тип задач - на вычисление количества нуклеотидов, их процентное соотношение в цепи ДНК, иРНК.

В одной молекуле ДНК нуклеотидов с тимином Т -22% . Определите процентное

содержание нуклеотидов с А, Г, Ц по отдельности в этой молекуле ДНК.
Дано:

Т -22%
Найти: % А, Г, Ц
Решение 1:
согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100%.
Так как тимин комплементарен аденину, то А=22%.
22+22=44% ( А+Т)
100- 44 =56% (Г+Ц)
Так как гуанин комплементарен цитозину, то их количество тоже равно, поэтому
56 : 2 =28% (Г, Ц)
Решение 2:
согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100% или А+Г и Т+Ц по 50 %
Так как тимин комплементарен аденину, то А=22%.
следовательно 50 - 22=28% (Г, Ц, т.к. они комплементарны)
Ответ : А=22%, Г=28%, Ц=28%

Сколько содержится нуклеотидов А, Т, Г, во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 1500 нуклеотидов Ц, что составляет 30% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?
Дано: Ц- 30% =1500 нуклеотидов
Найти: количество нуклеотидов А, Т, Г
Решение:
Так как Ц комплементарен Г и их количество равно, то Г =30%, что составляет 1500 нуклеотидов.
согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100%
А+Г и Т+Ц по 50 % следовательно 50-30=20% (А, Т). Составим

пропорцию

⚫

30% - 1500

20% - ?

20х1500 : 30 =1000 нуклеотидов (А, Т)

Ответ: во фрагменте молекулы ДНК содержится:
Г=1500 нуклеотидов, А=1000 нуклеотидов, Т=1000 нуклеотидов.

* Участок молекулы ДНК ( одна цепочка) содержит:
150 нуклеотидов – А, 50 нуклеотидов – Т,
300 нуклеотидов – Ц, 100 нуклеотидов - Г.
Определите : количество нуклеотидов во второй цепи с А, Т, Г, Ц и общее количество нуклеотидов с А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.
Дано: нуклеотидов в 1-й цепи ДНК: А-150, Т-50, Ц-300, Г-100.
Найти: А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.
Решение:
А=Т, Г=Ц, так как они комплементарны, поэтому во второй

цепи Т-150, А-50, Г-300, Ц-100
Всего нуклеотидов: А(150+50)+Т(50+150)+Г(300+100)+Ц(100+300)=1200
Ответ: нуклеотидов во второй цепи Т-150, А-50, Г-300, Ц-100;
1200 нуклеотидов в двух цепях.

*В состав иРНК входят нуклеотиды: аденина 28%, гуанина 16%, урацила 24%. Определите процентный состав нуклеотидов в двуцепочечной молекулы ДНК, информация с которой «переписана» на иРНК
Дано: нуклеотидов в иРНК: А-28%, У-24%, Г-16%.
Найти: % А, Т, Ц, Г в ДНК.
Решение:
Определяем процентное содержание цитозина в иРНК, учитывая, что сумма

всех нуклеотидов иРНК составляет 100%:
100 - ( 24+28+16) = 32% (Ц)
Учитывая принцип комплементарности ( А=Т, У=А, Г=Ц, Ц=Г), вычисляем процентный состав нуклеотидов цепи ДНК, с которой была списана информация на и РНК. Сумма всех нуклеотидов в двух цепях ДНК составляет 100%:

Т=28:2=14%, Г= 32:2=16%, А=24:2=12%, Ц=16:2=8%
Вторая цепочка ДНК является комплементарной первой, следовательно, в ней процентный состав нуклеотидов следующий:
А=14%, Ц=16%, Т=12%, Г=8%
В двуцепочечной ДНК процентное содержание нуклеотидов будет таким:
А = 12+14=26%, Т= 14+12=26%, Г=16+8=24%, Ц= 8+16=24%
Ответ: в двух цепях ДНК % состав нуклеотидов: Т -26%, А-26%,
Г-24%, Ц-24%

*Третий тип задач на вычисление количества водородных связей.

Две цепи ДНК удерживаются водородными связями. Определите число водородных связей в этой цепи ДНК, если известно, что нуклеотидов с аденином 12, с гуанином 20.
Дано: А-12, Г-20
Найти: водородных связей в ДНК
Решение:
А=Т, Г=Ц, так как они комплементарны
Между А и Т двойная водородная связь, поэтому 12х2=24 связи
Между Г и Ц тройная водородная связь, поэтому 20х3=60 связей
24+60=84 водородных связей всего
Ответ: 84 водородных связей.

*Четвертый тип задач определение длины, ДНК, иРНК

Участок молекулы ДНК состоит из 60 пар нуклеотидов. Определите длину этого участка (расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0, 34 нм)
Дано: 60 пар нуклеотидов
Найти: длину участка
Решение: длина нуклеотида 0, 34 нм
60х0,34= 20,4 нм
Ответ: 20,4 нм

⚫
Длина участка молекулы ДНК составляет 510нм. Определите число пар нуклеотидов в этом участке.
Дано: длина участка ДНК 510нм
Найти: Определите число пар нуклеотидов
Решение: длина нуклеотида 0, 34 нм
510:0,34= 1500 нуклеотидов
Ответ: 1500 нуклеотидов

⚫

Число нуклеотидов в цепи ДНК равно 100. Определите длину этого участка
Дано: 100 нуклеотидов
Найти: длину участка
Решение: длина нуклеотида 0, 34 нм , ДНК состоит из 2-х цепей значит 50 пар нуклеотидов.
50х0,34=17 нм
Ответ: 17 нм

⚫
Число нуклеотидов в цепи и-РНК равно 100. Определите длину этого участка
Дано: 100 нуклеотидов
Найти: длину участка
Решение: длина нуклеотида 0, 34 нм , и-РНК состоит из одной цепи
100х0,34=34 нм
Ответ: 34 нм

«Биосинтез белка, генетический код»

на участке ДНК строится иРНК
иРНК переходит в цитоплазму иРНК соединяется с рибосомой ( 2 триплета)
тРНК несет аминокислоту в рибосому кодон иРНК комплементарен антикодону тРНК
в рибосоме из аминокислот образуется белок
ДНК- РНК- белок
20 аминокислот - 64 триплета
ДНК - иРНК - тРНк
3 нуклеотида =1 триплет =1 аминокислота = 1тРНК

Пятый тип задач - определение последовательности аминокислот по таблице генетического кода.

ДНК Т- Г- Г- А- Г- Т- Г- А- Г- Т- Т- А

иРНК 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

Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТГГАГТГАГТТА. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны тРНК и аминокислотную последовательность фрагмента молекулы белка.
Дано: ДНК Т-Г-Г-А-Г-Т-Г-А-Г-Т-Т-А
Найти: иРНК, тРНК и аминокислотную последовательность белка
Решение: на участке ДНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц) построим иРНК, затем по цепи иРНК построим тРНК по принципу комплементарности ( А-У, Г-Ц)
антикодоны т-РНК друг от друга отделяют точкой с запятой

⚫

иРНК разделим на триплеты и по таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность белка:
А-Ц-Ц тре, У-Ц-А сер, Ц-У-Ц лей, А- А-У асн.
Ответ :

⚫

иРНК 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

аминокислотную последовательность белка :тре, сер, лей, асн

*Участок молекулы ДНК имеет следующее строение:
ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА
Определите последовательность нуклеотидов соответствующего участка иРНК. Определите последовательность аминокислот в полипептиде, синтезируемом по иРНК. Как изменится последовательность аминокислот в полипептиде, если в результате мутации пятый нуклеотид в ДНК будет заменён на аденин? Ответ объясните.
Дано: ДНК ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА
Найти: аминокислотную последовательность исходного белка, мутированного
Решение: определим иРНК по принципу комплементарности
ДНК ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ- ЦАА
иРНК ЦЦУ- УГГ-УАУ-ЦАГ-ГУУ
По таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность белка: про, три, тир, глн, вал
В результате мутации ДНК изменится , т.к. пятый нуклеотид в ДНК будет заменён на аденин

ДНК ГГА - ААЦ-АТА-ГТЦ- ЦАА

⚫

иРНК ЦЦУ- УУГ-УАУ-ЦАГ-ГУУ
По таблице генетического кода определим аминокислотную

последовательность измененного белка: про, лей, тир, глн, вал,

Ответ: про, три, тир, глн, вал; про, лей, тир, глн, вал, так как изменился нуклеотид в ДНК, то изменился нуклеотид иРНК, изменилась аминокислота и структура белка.

* Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК- матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов АТАГЦТГААЦГГАЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК.