Приложение к урокам:генетический код и биосинтез белка

ПРИЛОЖЕНИЕ К УРОКАМ : ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД И БИОСИНТЕЗ БЕЛКА



Решение задач.
Задача № 1.Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение:
– А – Ц – Ц – А – Т – А – Г – Т – Ц – Ц – А – А – Г – Г – А –
Определите последовательность аминокислот в полипептиде.
Д а н о:
участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида:
А–Ц–Ц–А–Т–А–Г–Т–Ц–Ц–А–А–Г–Г–А Р е ш е н и е:
1. Зная кодирующую цепь ДНК, по принципу комплементарности построим участок и-РНК:
Н а й т и: последовательность аминокислот в полипептиде. ДНК: –А–Ц–Ц–А–Т–А–Г–Т–Ц–Ц–А–А–Г–Г–А–
и-РНК: –У–Г–Г–У–А–У–Ц–А–Г–Г–У–У–Ц–Ц–У–
2. Используя таблицу генетического кода, определяем последовательность аминокислот в полипептиде.
УГГ – триптофан
УАУ – тирозин
ЦАГ – глутаминГУУ – валинЦЦУ – пролинО т в е т: триптофан – тирозин – глутамин – валин – пролин.
Задача № 2.Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты?
Д а н о:
белок инсулин – 51 аминокислота Р е ш е н и е:
Одним из свойств генетического кода является то, что каждая аминокислота кодируется триплетом ДНК.
1. Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи ДНК:
51 · 3 = 153 нуклеотида
2. Подсчитаем, сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК):
153 · 2 = 306 нуклеотидов.
Н а й т и: количество нуклеотидов, содержащихся в гене, в котором запрограммирован белок инсулин – ? О т в е т: 306 нуклеотидов.
Задача № 3.Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 34155. Определите количество мономеров белка, запрограммированного в этой ДНК.
Д а н о:
mДНК – 34155 Р е ш е н и е:
Молекулярная масса одного нуклеотида 345.
1. Подсчитаем количество нуклеотидов в ДНК:
34155 : 345 = 99 нуклеотидов
Найти: количество мономеров белка – ?2. Подсчитаем количество мономеров белка:
99 : 3 = 33 триплета в ДНК кодируют 33 аминокислоты белка.
О т в е т: 33 мономера.
Задача № 4.Известны молекулярные массы четырех белков:
а) 3000; б) 4600; в) 78 000; г) 3500.
Определите длины соответствующих генов.
Д а н о:
m1 – 3000
m2 – 4600
m3 – 78000
m4 – 3500 Р е ш е н и е:
Молекулярная масса одной аминокислоты в среднем 100. Расстояние между нуклеотидами 0,34 нм.
а) 3000 : 100 = 30 аминокислот
30 · 3 = 90 нуклеотидов
90 · 0,34 нм = 30,6 нм
Н а й т и: длину генов – ? б) 4600 : 100 = 46 аминокислот
46 · 3 = 138 нуклеотидов
138 · 0,34 = 46,92 нм
в) 78000 : 100 = 780 аминокислот
780 · 3 = 2340 нуклеотидов
2340 · 0,34 = 795,6 нм
г) 3500 : 100 = 35 аминокислот
35 · 3 = 105 нуклеотидов
105 · 0,34 = 35,7 нм
О т в е т: длины соответствующих генов равны: а) 30,6 нм; б) 46,92 нм; в) 795,6 нм; г) 35,7 нм.
Задача № 5.Какова молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной его цепи запрограммирован белок с молекулярной массой 1500?
Д а н о:
mбелка – 1500 Р е ш е н и е:
1. Подсчитаем количество аминокислот в белке:
1500 : 100 = 15 аминокислот
Найти: mгена – ?
(двух цепей ДНК) 2. Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи гена:
15 · 3 = 45 нуклеотидов
3. Найдем молекулярную массу одной цепи гена:
45 · 345 = 15525
4. Найдем молекулярную массу двух цепей:
15525 · 2 = 31050
О т в е т: 31050.
Задача № 6.Полипептид состоит из следующих аминокислот: валин – аланин – глицин – лизин – триптофан – валин – серин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту полипептидную цепь, его массу и длину.
Д а н о:
валин – аланин – глицин – лизин – триптофан – валин – серин.
Н а й т и: структуру ДНК – ? mДНК – ? ℓДНК – ?
Р е ш е н и е:
1) Используя генетический код, найдем структуру и-РНК:
–Г–Г–У–Г–Ц–У–Г–Г–У–А–А–А–У–Г–Г–Г–У–У–У–Ц–У–
2) По принципу комплементарности построим кодирующую цепь ДНК и достроим некодирующую цепь ДНК:

3) Подсчитаем массу участка ДНК:
345 · 21 · 2 = 14490
4) Подсчитаем длину участка ДНК:
0,34 нм · 21 = 7,14 нм
О т в е т: участок ДНК, кодирующий пептид:
–Ц–Ц–А–Ц–Г–А–Ц–Ц–А–Т–Т–Т–А–Ц–Ц–Ц–А–А–А–Г–А–;mДНК = 14490; ℓДНК = 7,14 нм.
Задача № 7.Фрагмент молекулы ДНК содержит 2348 нуклеотидов. На долю адениновых приходится 420. Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмента ДНК.
Д а н о:
ДНК – 2348 нуклеотидов
А – 420
m1нуклеотида – 345 Р е ш е н и е:
1. Исходя из принципа комплементарности можно определить количество Т:
А = Т А – 420 Т – 420.
2. Подсчитаем общее количество Г и Ц:
2348 – 840 = 1508 (Г + Ц)
Т – ? Г – ? Ц – ?
mДНК – ?
ℓДНК – ?3. Определим количество Г и Ц:
1508 : 2 = 754 (Г, Ц)
А – 420 Т – 420
Г – 754 Ц – 754
4. Подсчитаем массу и длину ДНК.
mДНК – 2348 · 345 = 810060
ℓДНК – 1174 · 0,34 нм = 399,16 нм
О т в е т: А – 420, Т – 420, Г – 754, Ц – 754;
mДНК – 810060;
ℓДНК – 399,19 нм.
Задача № 8.Полипептид состоит из следующих аминокислот: аланин – глицин – лейцин – пролин – серин – цистеин. Какие т-РНК (c какими антикодонами) участвуют в синтезе белка? найдите массу и длину РНК.
Д а н о:
ала – гли – лей – про – сер – цисН а й т и: 1) какие т-РНК (с какими антикодонами) участвуют в синтезе белка – ?
2) mРНК – ?
3) ℓРНК – ?Р е ш е н и е:
1) Используя генетический код, находим структуру и-РНК:
аланин – глицин – лейцин – пролин – серин – цистеин
–Г–Ц–У–Г–Г–У–Ц–У–У–Ц–Ц–У–У–Ц–У–У–Г–У–
2) Зная цепочку и-РНК, находим антикодоны т-РНК:
–Г–Ц–У–Г–Г–У–Ц–У–У–Ц–Ц–У–У–Ц–У–У–Г–У – и-РНК–Ц–Г–А–Ц–Ц–А–Г–А–А–Г–Г–А–А–Г–А–А–Ц–А – т-РНК3) Найдем массу РНК:
345 · 6 · 3 = 6210
4) Найдем длину РНК:
0,34 нм · 18 = 6,12 нм
О т в е т: –Ц–Г–А–Ц–Ц–А–Г–А–А–Г–Г–А–А–Г–А–А–Ц–А–;
mРНК = 6210;
ℓРНК = 6,12 нм.