Определение структуры и содержание (в %) каждого вида нуклеотидов в молекуле ДНК

 

 

 

 

Нуклеотиды молекулы ДНК. Длина участка ДНК

 

 

 

 

Задача 94.
Задание 1.
Даны фрагменты одной цепи ДНК (указаны нуклеотиды в направлении от 3’ к 5’ концу): ТЦГАГЦЦТАГ.
Определите в задании:
а) структуру II цепи;
б) содержание (в %) каждого вида нуклеотидов;
в) длину ДНК
Задание 2
Дано:
А = 600 = 12,5%
Найти: 
1) Т, Г, Ц = ? =? = ?
2) Длину участка ДНК.
Решение:
Решение задания № 1
а) Определение структур II цепи молекулы ДНК
Согласно принципу комплементарности напротив нуклеотида Т становится А, напротив А - Т, напротив Ц - Г, напротив Г - Ц. Тогда структура II цепи будет иметь вид:

сДНК: 5’-АГЦТЦГГАТЦ -3’
мДНК: 3’-ТЦГАГЦЦТАГ-5’.

б) Определение содержания (в %) каждого вида нуклеотидов
Находим количество нуклеотидов (нтд): в двух цепях – 20 нтд, из них А = 4. Составляем пропорцию:

20 нтд – 100%
4 нтд – х%
х = (4x100)/20  = 20%.

По правилу Чаргаффа количество аденина в молекуле ДНК равно количеству тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина. Поэтому:

Т = А = 20%,
Т + А = 40%, тогда, 
Ц + Г = 100% – 40% = 60%;
Ц = Г = 30%.

в) Определение длины ДНК
Молекула ДНК всегда двухцепочечная, ее длина равна длине одной цепи. Участок мДНК состоит из 10 нуклеотидов. Длина каждого нуклеотида составляет 0,34 нм, следовательно:

L(ДНК) = 10 * 0,34 = 3,4 нм.

Ответ:
а) последовательность нуклеотидов сДНК:
5’-АГЦТЦГГАТЦ -3’;
б) содержание (в %) каждого вида нуклеотидов:
Т = А = 20%, Ц = Г = 30%;
в) длина ДНК – 3,4 нм.

Решение задания N 2
1) определение содержания (в %) каждого вида нуклеотидов
По правилу Чаргаффа количество аденина в молекуле ДНК равно количеству тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина. 

А = Т = 12,5%,
Т + А = 25%, поэтому 
Ц + Г = 100% – 25% = 75%,
Ц = Г = 75%/2 = 37,5%.
ИЛИ
А = Т = 600;
А + Т = (600 . 2) = 1200 =  25%;
Ц + Г = х = 75%, следовательно, из пропорции:
25% = 1200
75% = х
х = (1200 . 75%)/25% = 3600;
Ц = Г = 3600/2 = 1800.

2) определение длины участка ДНК
Сначала определим количество нуклеотидов А, Т, Ц и Г в участке молекулы ДНК, получим:

N(нкд) = (А + Т) + (Ц + Г) = 1200 + 3600 = 48000.

Тогда общее число нуклеотидов в участке ДНК равно 4800. Молекула ДНК всегда двухцепочечная, ее длина равна длине одной цепи. Участок одной цепи ДНК состоит из 2400 (4800/2 = 2400) нуклеотидов. Длина каждого нуклеотида составляет 0,34 нм, следовательно:

L(ДНК) = (2400 x 0,34) = 816 нм. 

Ответ: 
1) содержание (в %) каждого вида нуклеотидов:
Т = А = 20%, Ц = Г = 30%;
в) длина ДНК – 816 нм.
 

---

Графическая модель фрагмента гена

 

Задача 95.
Белковая молекула имеет следующий состав и последовательность аминокислот: лиз-три-глу-сер-мет-гис-ала-вал.
Дайте графическую модель фрагмента гена. Сколькими способами может быть кодирован этот участок молекулы белка?
Решение: 
1. Графическая модель фрагмента гена
В условии задачи последовательность аминокислот в молекуле белка дана. Используя таблицу генетического кода в триплетах иРНК, можно установить строение иРНК.
По таблице генетического кода находим структуру триплетов лизина, их два - (ААА и ААГ), триптофана - (УГГ), глутамина два триплета - (ГАА, ГАГ), серина шесть триплетов - (УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ), метионина – (АУГ), гистидина- два триплета – (ЦАУ, ЦАЦ), аланина четыре триплета – (ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ); Валина четыре триплета – (ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ). Для построения иРНК будем использовать только первые триплеты кодонов аминокислот. Тогда аминокислотная последовательность иРНК будет иметь вид: 

ААА УГГ ГАА УЦУ АУГ ЦАУ ГЦУ ГУУ.

По цепочке иРНК можно восстановить участок нити мДНК. Урацил встанет против аденина ДНК, гуанин – против цитозина и т.д. Следовательно, участок интересующей нас цепи мДНК будет иметь следующее строение:

мДНК: 3’-ТТТАЦЦЦТТАГАТАЦГТАЦГАЦАА-5’
иРНК: 5’-АААУГГГААУЦУАУГЦАУГЦУГУУ-3’.

Но ДНК состоит из двух цепочек. Зная строение одной цепи, по принципу комплементарности достраиваем вторую. Целиком участок двухцепочечной ДНК, кодирующий данный полипептид, будет иметь следующее строение:

сДНК: 5’-АААТГГГААТЦТАТГЦАТГЦТГТТ-3’
мДНК: 3’-ТТТАЦЦЦТТАГАТАЦГТАЦГАЦАА-5’. 

2. Количество кодирования участка молекулы белка
Количество способов кодирования участка молекулы белка рассчитаем  перемножив число вариантов триплетов для каждой аминокислоты, получим: 2 . 1 . 2 . 6 . 1 . 2 . 4 . 4 = 768.

Таким образом, данный в задаче участок молекулы белка может быть кодирован 768 способами.

Ответ:
1) графическая модель фрагмента гена:
сДНК: 5’-АААТГГГААТЦТАТГЦАТГЦТГТТ-3’
мДНК: 3’-ТТТАЦЦЦТТАГАТАЦГТАЦГАЦАА-5’;
2) количество способов кодирования фрагмента полипептида – 768.

 

---