Определение последовательности нуклеотидов, длины и массы фрагмента ДНК
Определение аминокислотной последовательности в пептиде
Задача 559.
Фрагмент цепи днк имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАЦЦЦТЦГГЦТГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Решение:
По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция):
мДНК: ТАЦЦЦТЦГГЦТГ
иРНК: АУГГГАГЦЦГАЦ.
К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями (кодон=антикодон) тоже по принципу комплементарности, получим:
иРНК: АУГГГАГЦЦГАЦ
тРНК: УАЦЦЦУЦГГЦУГ.
Для удобства разобъм цепь иРНК на триплеты:
иРНК: АУГ ГГА ГЦЦ ГАЦ.
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:
метионин-глицин-аланин-аспарагиновая кислота.
Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:
мДНК: ТАЦЦЦТЦГГЦТГ
иРНК: АУГГГАГЦЦГАЦ
тРНК: УАЦЦЦУЦГГЦУГ
Белок (аминокислоты): Мет-Гли-Ала-Асп.
Задача 560.
Участок молекулы ДНК имеет следующий состав: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Перечислите не менее 3-х последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина (Т) на цитозин (Ц).
Решение:.
а) Фрагмент молекулы белка до изменения последовательности ДНК.
По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция):
мДНК: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц
иРНК: Ц-У-А-Ц-У-У-А-У-Ц-А-Ц-Г-А-А-Г.
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:
лейцин-лейцин-изолейцин-треонин-аргинин.
б) Фрагмент молекулы белка после изменения последовательности ДНК
Г-А-Т-Г-А-А-Ц-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц
Ц-У-А-Ц-У-У-Г-У-Ц-А-Ц-Г-А-А-Г.
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:
лейцин-лейцин-валин-треонин-аргинин.
Таким Образом, сравнивая цепочки аминокислот, можно сделать вывод, что случайная замена седьмого нуклеотида тимина (Т) на цитозин (Ц) полностью изменяет генетический код, цепочку аминокислот, а следовательно приводит к потере биохимических свойств белка-фермента. В живом организме не идет химическая реакция, что приводит к генной болезни (ферментопатии).
Задача 561.
Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. 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.
Решение:
1) По принципу комплементарности (Г= Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды тРНК, получим:
мДНК: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ
тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ
2) Так как третий триплет (УГЦ) соответствует антикодону тРНК, то по принципу комплементарности устанавливаем, что кодон иРНК имел следующую последовательность: (АЦГ).
3) По таблице генетического кода устанавливаем аминокислоту, которую кодирует кодон иРНК (АЦГ), получим - треонин. Таким образом, тРНК переносит аминокислоту треонин (Тре).
Можно и так:
По принципу комплементарности построим на участке ДНК тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ. Находим третий триплет – УГЦ – это есть антикодон, теперь, чтобы узнать аминокислоту, надо по данному антикодону построить соответствующий кодон в иРНК - АЦГ, и затем по таблице «Генетический код» определить кодируемую аминокислоту. В данном случае это аминокислота треонин.
Ответ: тРНК будет переносить аминокислоту Серин.
Опрделение длины и массы фрагмента ДНК
Задача 562.
Фрагмент молекулы ДНК содержит 2348 нуклеотидов на долю адениновых приходится 420. Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмента ДНК.
Решение:
1. Определим процент адениновых нуклеотидов, содержащихся в молекуле ДНК
Для расчета количества адениловых нуклеотиидов используем пропорцию:
2348 : 100% = 420 : х%;
х = (420 . 100%)/2348 = 17,9%.
2. Определим процентное содержание других нуклеотидов в молекуле ДНК
Согласно принципу комплементарности аденин всегда стоит в паре с тимином, значит их количество одинаково, т.е. А = Т = 19,9%, а вместе они составляют 35,8%. Точно также гуанин в паре с цитозином, т.е. Г = Ц, а вместе они составляют:
Ц + Г = 100% - 35,8% = 64,2%.
Тогда
Г = Ц = 64,2%/2 = 32,1%.
3. Определим содержание других нуклеотидов в молекуле ДНК
Количество тиминовых нуклеотидов равно 420, так как А = Т = 420.
Количество цитозиновых и адениловых нуклеотидов равно
1508 [2348 - (420 + 420) = 1508].
Тогда
Ц = Г = (Ц + Г)/2 = 1508/2 = 754;
А = Т = 420.
4. Определим массу фрагмента молекулы ДНК
С учетом того, что средняя молекулярная масса одного нуклеотида равна 345 а.е.м., рассчитаем массу фрагмента молекулы ДНК, получим:
m(ДНК) = 2348 . 345 = 810060 а.е.м.
5. Определим длину фрагмента молекулы ДНК
Так как молекула ДНК состоит из двух цепей, то одна цепь ДНК содержит половинный набор нуклеотидов от общего числа, получим:
2348/2 = 1174 нуклеотида.
Зная, что средняя длина одного нуклеотида равна 0,34 нм, определим длину фрагмента молекулы ДНК, получим:
L(ДНК) = 1174 . 0,34 = 399,16 нм.
Задача 563.
Молекула ДНК на 24% состоит из тимидиловых нуклеотидов,ещё известно, что в ней содержится 78 гуаниловых нуклеотидов. Определите длину молекулы, если средняя длина одного нуклеотида равна 0,34 нм.
Решение:
1. Определим процент гуаниловых нуклеотидов, содержащихся в молекуле ДНК
Согласно принципу комплементарности тимин всегда стоит в паре с аденином, значит их количество одинаково, т.е. Т = А = 24%, а вместе они составляют 48%. Точно также гуанин в паре с цитозином, т.е. Г = Ц, а вместе они составляют Ц + Г = 100% - 48% = 52%.
Тогда Г = Ц = 52%/2 = 26%. Значит, Г = 26%.
2. Определим общее число нуклеотидов в молекуле ДНК
Для расчета количества нуклеотиидов используем пропорцию:
26% : 78 = 100% : х;
х = (100% . 78)/26% = 300 нуклеотидов.
3. Так как молекула ДНК состоит из двух цепей, то одна цепь ДНК содержит половинный набор нуклеотидов от общего числа, получим:
300/2 = 150 нуклеотидов.
4. Зная, что средняя длина одного нуклеотида равна 0,34 нм, определим длину молекулы ДНК, получим:
L(ДНК) = 150 . 0,34 = 51 нм.
Ответ: 51 нм.
Задача 564.
4.1. Фрагмент и-РНК: ГАА УУУ УАУ ГУУ. Определите с какого участка ДНК синтезирован этот фрагмент.
4.2.Фрагмент ДНК имеет следующий состав: ТТТ ЦАЦ ТГА ГАЦ АТГ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК, длину и массу этого участка.
4.3. В молекуле ДНК обнаружено 900 Г нуклеотидов, которые составляют 30% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определите: а) сколько других нуклеотидов в этой ДНК? б) какова длина этого фрагмента?
4.4. Дана молекула ДНК с относительной молекулярной массой 86250, из них 6900 приходится на долю Т нуклеотидов. Найдите количество всех нуклеотидов в этой ДНК и длину этого фрагмента.
Решение:
4.1. По принципу комплементарности (Г = Ц, А = Т, У = А) фрагмент и-РНК: ГАА УУУ УАУ ГУУ синтезирован с участка ДНК состава:
ЦТТ ААА АТА ЦАА.
Можно записать так:
и-РНК: ГАА УУУ УАУ ГУУ
м-ДНК: ЦТТ ААА АТА ЦАА.
4.2. а) По принципу комплементарности (Г = Ц, А = Т) определим последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК, получим:
1-я цепь ДНК: ТТТ ЦАЦ ТГА ГАЦ АТГ
2-я цепь ДНК: ААА ГТГ АЦТ ЦТГ ТАЦ.
б) Так как линейная длина одного нуклеотида в нуклеиновой кислоте равна 0,34 нм или 3,4 ангстрем, то, учитывая, что в одной цепи данного фрагмента ДНК содержится 15 нуклеотидов, получим:
L(ДНК) = 15 . 0,34 = 5,1 нм.
в) Так как средняя молекулярная масса одного нуклеотида равна 345 а.е.м. [Mr(н) = 345 а.е.м. (Da)] то, учитывая, что в двух цепях данного фрагмента ДНК содержится 30 (15 . 2 = 30) нуклеотидов, получим:
Mr(ДНК) = 345 . 30 = 1350 а.е.м.
4.3. а) Согласно принципу комплементарности гуанин всегда стоит в паре с цитозином, значит их количество одинаково, т.е. Г = Ц = 30%, а вместе они составляют 60%. Точно также аденин в паре с тимином, т.е. А = Т, а вместе они составляют А + Т = 100% - 60% = 40%.
Тогда
А = Т = 40%/2 = 20%.
Так как Г = Ц = 900, а вместе они составляют Г + Ц = 900 + 900 = 1800.
Общее число нуклеотидов в молекуле ДНК находим из пропорции:
60% : 1800 = 100% : х;
х = (1800 . 100)/60 = 3000 н.
Отсюда
А + Т = 3000 - 1800 = 1200 н.
Тогда
А = Т = 1200/2 = 600.
Ответ: А = Т = 600.
б) Так ка линейная длина одного нуклеотида в нуклеиновой кислоте равна 0,34 нм или 3,4 ангстрем, то, учитывая, что в одной цепи данного фрагмента ДНК содержится
1500 (3000/ 2 = 1500) нуклеотидов, получим:
L(ДНК) = 1500 . 0,34 = 510 нм.
Ответ: 510 нм.
4.4. а) Так как средняя молекулярная масса одного нуклеотида равна 345 а.е.м. [Mr(н) = 345 а.е.м. (Da)] то, рассчитаем количество нуклеотидов в молекуле ДНК с относительной молекулярной массой 86250, получим:
N(н) = Mr(ДНК)/Mr(н) = 86250/345 = 250 н.
Точно также рассчитаем количество тиминов (Т), получим:
N(Т) = Mr(Т)/Mr(н) = 6900/345 = 20 Т.
Процентное содержание тиминов рассчитаем из пропорции:
250 : 100% = 20 : х;
х = (20 . 100%)/250 = 8%.
Согласно принципу комплементарности тимин всегда стоит в паре с аденином, значит их количество одинаково, т.е.
Т = А = 8% или 20 н, а вместе они составляют 16% или 40 н. Точно также гуанин в паре с цитозином, т.е. Г = Ц, а вместе они составляют Г + Ц = 100% - 160% = 84% или 250 - 40 = 210.
Тогда
Г = Ц = 84%/2 = 42% или 210/2 = 105.
Ответ: Т + А = 20, Г = Ц = 105; N(н) = 250.
б) Так как линейная длина одного нуклеотида в нуклеиновой кислоте равна 0,34 нм или 3,4 ангстрем, то, учитывая, что в одной цепи данного фрагмента ДНК содержится половинное число нуклеотидов из 200, получим:
L(ДНК) = (250/2) . 0,34 = 42,5 нм.
Ответ: 42,5.
