Расчеты по определению средней длины и средней молекулярной массы ДНК

 


Вычисление длины и молекулярной массы ДНК


Задача 103.
Вычислите массу (в граммах) двойной спирали ДНК, имеющей длину, равную расстоянию от Земли до Луны (384 000 км).
Решение:
молекулярная масса одного нуклеотида – 345 г/моль;
один шаг это полный виток спирали ДНК – поворот на 360 0С;
один шаг составляют 10 пар нуклеотидов;
длина одного шага – 3,4 нм;
расстояние между двумя нуклеотидами – 0,34 нм;
в 1 м = 109 нм;
в 1 км = 1011 нм;
384 000 = 384 • 1014 нм.

Тогда

Количество нуклеотидов в одной спирали ДНК будет составлять:

количество нуклеотидов = (384 • 1014)/ 0,34  = 1,1294118e+17 шт.

масса 1 спирали ДНК будет сотавлять:

масса спирали ДНК = (1,1294118e+17) • 345 =  3,8964706e+19 г.

Отсюда

Масса ДНК = (3,8964706e+19) • 2 = 7,7929412e+19 г.

Ответ: 7,7929412e+19 г.
 


Задача 104. 
В молекуле ДНК 30% гуаниловых нуклеотидов. Определите процентное содержание Ц, Т, А и длину молекулы ДНК, если в ней всего 600 нуклеотидов.
Решение:
В соответствии с принципом комплементарности количество Г равно количеству Ц, т.е. Г = Ц = 30%. Тогда их совместное количество: Г + Ц = 60%, а количество
А + Т = 100 - 60 = 40%, а в отдельности А = Т = 40 : 2 = 20%. Длина молекулы ДНК определяется количеством нуклеотидов в одной цепи (т.е. количеством пар нуклеотидов) умноженным на длину нуклеотида. В ДНК 600 нуклеотидов (шт.) или 300 пар, расстояние между соседними парами 0,34 нм, следовательно длина молекулы ДНК будет:

300 х 0,34 = 102 нм.

Ответ: Г = 30%, Ц = 30%, А = 20%, Т = 20%; длина ДНК 102 нм.
 


Задача 105.
Вычислите среднюю длину (в нанометрах) и среднюю молекулярную массу генов, координирующих: а) тРНК (90 мононуклеотидных остатков); б) рибонуклеазу (124 аминокислотных остатка); в) миозин (1800 аминокислотных остатков).
Решение:
расстояние между двумя нуклеотидами – 0,34 нм;
молекулярная масса одного нуклеотида – 345 г/моль.

а) тРНК (90 мононуклеотидных остатков)

Ген, контролирующий тРНК, содержит в два раза больше мононуклеотидных остатков, значит, количество нуклеотидов будет 180 (90 • 2 = 180).

Тогда

Длина гена = 180 • 0,34 = 61,2 нм.
Средняя молекулярная масса гена = 180 • 345 = 62100 г/моль.

б) рибонуклеаза (124 аминокислотных остатка)

Каждую аминокислоту контролирует кодон, состоящий из трех нуклеотидов. Поэтому участок одной спирали ДНК будет состоять из 372 нуклеотидов (124 • 3 = 372), а ген, с учетом того, что ДНК состоит из двух спиралей,  будет содержать 744 нуклеотида (372 • 2 = 744).

Тогда

Длина гена = 744 • 0,34 = 252,96 нм.
Средняя молекулярная масса гена = 744 • 345 = 256680 г/моль.

в) миозин (1800 аминокислотных остатков)

Каждую аминокислоту контролирует кодон, состоящий из трех нуклеотидов. Поэтому иРНК будет состоять из 5400 нуклеотидов (1800 • 3 = 5400), а ген, с учетом того, что ДНК состоит из двух спиралей,  будет содержать 10800 нуклеотида (5400 • 2 = 10800).

Тогда

Длина гена = 10800 • 0,34 = 3672 нм.
Средняя молекулярная масса гена = 10800 • 345 = 3726000 г/моль.

 


Определение первичной структуры полипептида по кодирующей цепи ДНК


Задача 106.
На участке левой (условно) цепи ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: АТАГТТАААТТТАЦА. Какую первичную структуру имеет полипептид, если кодирующей является правая цепь ДНК? Что произойдет с белком, если выпадет пятый нуклеотид?
Решение:
1. Первичная структура белка

1-я цепь ДНК: АТАГТТАААТТТАЦА
2-я цепь ДНК: ТАТЦААТТТАААТГТ

иРНК:       АУА ГУУ ААА УУУ АЦА
полипептид: Иле-Вал-Лиз-Фен-Тре

2. Первичная структура полипептида после выпадения 5-го нуклеотида

2-я цепь ДНК: ТАТ ЦАТ ТТА ААТ ГТ
иРНК:       АУА ГУА ААУ УУА ЦА
полипептид: Иле-Вал-Асп-Лей