Решенние задач на синтез ДНК, РНК и пептидов
Определение последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК
Задача 608.
Фрагмент матричной ДНК имест следующую последовательность нуклеотидов: Ц - Г - Т - А - А - Ц - Ц - Ц - А - Г - Г - А напишите последовательность нуклеотидов на иРНК.
Решение:
На основе кода матричной цепи ДНК строим иРНК, пользуясь принципом комплементарности (А-У, Г-Ц):
мДНК: Ц - Г - Т - А - А - Ц - Ц - Ц - А - Г - Г - А
иРНК: Г - Ц - А - У - У - Г - Г - Г - У - У - Ц - У.
Ответ:
1) последовательность нуклеотидов в иРНК:
Задача 609.
1. Постройте молекулу иРНК на фрагменте одной из цепей ДНК (указаны нуклеотиды в направлении от 3’ к 5’ концу): ААГЦТАГГТТТ.
2. Какие антикодоны тРНК будут комплементарны кодонам иРНК:
УАУГЦАЦГУАЦА?
Решение:
1) По принципу комплементарности (Г - Ц, Т – А, А - У) с фрагмента мДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция):
мДНК: 3’-ААГЦТАГГТТТ-5’
иРНК: 5’-УУЦГАУЦЦААА-5’.
2) К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями (кодон-антикодон) тоже по принципу комплементарности и с учетом того что антикодоны тРНК антипараллельны кодонам иРНК.
Для удобства при решении задачи разобьем цепь иРНК на триплеты:
УАУ ГЦА ЦГУ АЦА.
Кодону иРНК (5’- УАУ -3’) соответствует антикодон тРНК 3’-АТА-5’ (5’-АТА-3’), кодону иРНК (5’-ГЦА-3’) - антикодон тРНК 3’-ЦГУ-5’ (5’-УГЦ-3’), кодону иРНК (5’-ЦГУ-3’) - антикодон тРНК 3’-ГЦА-5’ (5’-АЦГ-3’), кодону иРНК (5’-АЦА-3’) - антикодон тРНК 3’-УГУ-5’ (5’-УГУ,-3’).
Выпишем антикодоны тРНК:
(5’-АТА-3’), (5’-УГЦ-3’), (5’-АЦГ-3’), (5’-УГУ-3’).
Ответ:
1) нуклеотидная последовательность иРНК:
5’-УУЦГАУЦЦААА-5’;
2) антикодоны тРНК, комплементарны кодонам иРНК:
УАУГЦАЦГУАЦА (указаны антикодоны в направлении от 5’ к 3’ концу): АТА,УГЦ,АЦГ,УГУ.
Задача 610.
Одна из цепей фрагмента ДНК имеет следущий состав (указаны нуклеотиды в направлении от 3’ к 5’ концу): АГТЦЦАЦЦГТГ по принципу комплементарности восстановите вторую цепь ДНК и цепь иРНК.
Решение:
Транскрибируемая1 или матричная цепь молекулы ДНК комплементарна второй или смысловой цпи ДНК. Используя правило комплементарности, (А - Т, Г - Ц), запишем нуклеотидную последовательность смысловой цепи и получим схему молекулы ДНК:
сДНК: 5’-ТЦАГГТГГЦАЦ-3’
мДНК: 3’-АГТЦЦАЦЦГТГ-5’.
На основе кода матричной цепи ДНК строим иРНК также пользуясь принципом комплементарности (А - У, Т – А, Г - Ц):
мДНК: 3’-АГТЦЦАЦЦГТГ-5’.
иРНК: 5’-УЦАГГУГГЦАЦ-3’.
Ответ:
1) нуклеотидная последовательность второй (смысловой) цепи ДНК:5’-ТЦАГГТГГЦАЦ-3’;
2) нуклеотидная последовательность иРНК:5’-УЦАГГУГГЦАЦ-3’.
Определение длины и молекулярной массы ДНК
Задача 611.
В фрагменте одной цепи молекулы ДНК нуклеоиды расположены в такой последовательности (указаны нуклеотиды в направлении от 3’ к 5’ концу): TЦTЦАTЦТТТТТГ. Постройте схему двухцепочечной ДНК. Определите длину и массу этого фрагмента.
Решение:
а) Кодирующая цепь молекулы ДНК комплементарна второй (А - Т, Г - Ц). Используя правило комплементарности, в соответствии с последовательностью нуклеотидов цепи мДНК записываем нуклеотиды сДНК:
сДНК: 5’-АГАГТАГАААААЦ-3’
мДНК: 3’-TЦTЦАTЦТТТТТГ -5’.
б) Известно, что длина одного нуклеотида равна 0,34 нм. Фрагмен одной цепи молекулы ДНК состоит из 13 нуклеотидов, то длина этого фрагмента ДНК будет 4,42 нм (13 х 0,34 нм = 4,42).
в) Известно, что средняя масса нуклеотида 345 а.е.м., значит, молярная масса ДНК равна 8970 а.е.м. (26 х 345 = 8970).
Ответ:
1) нуклеотидная последовательность молекулы ДНК:
5’-АГАГТАГАААААЦ-3’
3’-TЦTЦАTЦТТТТТГ -5’;
2) длина молекулы ДНК равна 4,42 нм;
3) молярная масса ДНК равна 8970 Da.
Задача 612.
Фрагмент молекулы ДНК содержит 220 адениловых нуклеотидов, что составляет 20% от общего количества нуклеотидов. Определить сколько в данном фрагменте гуаниловых, тимидиловых, цитидиловых нуклеотидов и его молекулярную массу.
Решение:
1. В соответствии с принципом комплементарности количество аденинов равно количеству тиминов, т.е. А = Т = 20% ИЛИ 220 = 220. Тогда их совместное количество:
А + Т = 40% (20 + 20 = 40).
ИЛИ
220 + 220 = 440, а количество Г + Ц = 100% - 40% = 60%, а в отдельности Г = Ц = 60 : 2 = 30%. Учитывая, что А + Т = 440, рассчитаем общее число нуклеотидов в ДНК, получим:
40% : 440 = 100% : х
х = (100% . 440)/40% = 1100.
Nобщ. = 1100 нуклеотидов.
Тогда
Г + Ц = 1100 - 440 = 660.
Отсюда
Г = Ц = 660/2 = 330.
2. Известно, что средняя масса нуклеотида 345 Da, значит, молярная масса молекулы ДНК будет:
М(ДНК) = 345 х 1100 = 379500 Da.
Ответ:
1) содержание нуклеотидов в ДНК:
А + Т = 220, Ц = Г = 330;
2) M(ДНК) = 379500 а.е.м. (Da).
Задача 613.
Известно, что ядро одной соматической клетки человека содержит 8 млрд. нуклеотидных пар. Рассчитайте среднюю длину молекулы ДНК в одной хромосоме человека в сантиметрах.
Решение:
Расстояние между нуклеотидными парами составляет 0,34 нм. Выразим это расстояние в сантиметрах, получим:
1 нм = 1 . 10-7 см;
8 млрдов = 8 . 109.
Тогда
Общая длина молекулы ДНК в одной хромосоме =
= (8 . 109) . (3,34 . 10-7) = 272 см.
Рассчитаем среднюю длину молекулы ДНК в одной хромосоме, поделив общую длину на количество хромосом, получим:
L(хромосома) = 272/46 = 5,913 ≈ 5,9 см.
Ответ:
1) средняя длина молекулы ДНК в одной хромосоме человека приблизительно 5,9 см.
Комментарии:
1Транскрибируемая цепь по сути является копией смысловой цепи ДНК. Служит матрицей для синтеза мРНК (информацию о первичной структуре белка), тРНК, рРНК, регуляторной РНК. В молекулярной биологии принято писать смысловую цепь ДНК сверху, а транскрибируемую цепь под ней.
