Розв’язування елементарних вправ та типових задач з молекулярної біології

Предмет:

Біологія

Тип роботи:

Практична робота

К-сть сторінок:

108

Мова:

Українська

Оцінка:

кодують дану АМК.

При виконанні зворотніх вправ (дано перелік АМК у поліпептидному ланцюзі, а потрібно визначити послідовність нуклеотидів у і-РНК чи ДНК), обирають той кодон, який розмішений найвище (вказаний першим). Так, для лейцину можна обрати або УУА, УУГ, або ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА чи ЦУГ. Перевагу слід надати першому триплету УУА.

Для розв’язання задач з молекулярної біології треба пам’ятати наступні факти:

1) Правило Чаргаффа: А = Т, Г = Ц, А + Г = Т + Ц, А + Т + Ц + Г = 100%.

2) Розміщення нуклеотидів в одному ланцюзі ДНК і між нуклеотидами двох ланцюгів таке, що місця з’єднання пари нуклеотидів знаходяться одне від одного на відстані 0, 34 нм.

3) На один виток спіралі припадає 10 пар нуклеотидів, а крок спіралі становить 3, 4 нм.

4) Діаметр подвійної спіралі рівний приблизно 20 нм.

5) Відносна молекулярна маса одного нуклеотида рівна 345, а маса амінокислоти в середньому складає 100.

Для прикладу наведемо розв’язання типової задачі.

Відносну молекулярну масу низькомолекулярних білків обчислимо за даними амінокислотного складу. У цьому разі вибирають ту амінокислоту, вміст якої в білку мінімальний. За даними елементарного та амінокислотного складу спочатку обчислюють мінімальну відносну молекулярну масу за формулою:

Мr = Ar• 100/W,

де Мr – мінімальна відносна молекулярна маса білка,

Ar – відносна атомна або молекулярна маса компонентів,

W – масова частка компонента у%.

У будові молекули білка може бути один або кілька атомів металічного елемента. Ним може бути атом Феруму, Цинку, Купруму тощо. Знаючи кількість атомів металічного елемента або амінокислотних залишків у молекулі, можна обчислити дійсну відносну молекулярну масу даного білка, помноживши мінімальну відносну молекулярну масу білка на кількість компонентів (АМК).

Задача 1.

Гемоглобін містить 0, 34% Феруму. Обчисліть відносну молекулярну масу гемоглобіну.

Розв’язання:

Ar (Fe) = 56.

Складаю пропорцію: 0, 34% – 56,

100% – х,

Звідси х = 56•100/0, 34, х = 16471.

Відповідь: Мінімальна відносна молекулярна маса гемоглобіну становить 16471.

Задача 2.

Білок складається з 124 залишків АМК. Порівняйте відносні молекулярні маси білка та гена, що його кодує.

Розв’язання:

Мr (АМК) = 100, Мr (нуклеотида) = 345

Мr (білка) -?

Мr (гена) -?

Встановимо відносну молекулярну масу білка: 124 • 100 = 12400 (оскільки всього залишків АМК 124, а молекулярна маса одного в середньому 100).

Встановимо кількість пар нуклеотидів у складі гена, що кодує цей білок, виходячи з того, що кожен залишок АМК закодований трьома нуклеотидами (триплетом) : 124 • 3 = 372.

Оскільки кожен нуклеотид в одному ланцюзі ДНК має комплементарний собі нуклеотид в складі другого ланцюга, то здобуте число слід подвоїти: 372 • 2 = 744.

Визначаємо відносну молекулярну масу гена: 744 • 345 = 256 680.

Визначимо, у скільки разів ген важчий за білок: 256 680: 12400 = 20, 7.

Відповідь: відносна молекулярна маса білка у 20, 7 рази більша, ніж відносна молекулярна маса гена, що кодує даний білок.

Задача 3.

Гормон росту людини (соматотропін) – білок, що містить 191 залишок АМК. Скільки кодуючи нуклеотидів і триплетів входить до складу гена соматотропну?

Розв’язання:

Одну АМК кодує один триплет, отож у складі гена 191 триплет нуклеотидів.

Один ланцюг складається з 191 • 3 = 573 нуклеотиди.

Обидва ланцюги (кодуючий і комплементарний) містять вдвічі більше нуклеотидів: 573 • 2 = 1146.

Відповідь: до складу гена соматотропну входить 191 триплет нуклеотидів, що містить 1146 нуклеотидів у двох ланцюгах.

Задача 4.

Фрагмент молекули ДНК містить 560 тимідилових нуклеотидів, що становить 28% загальної кількості. Визначте:

а) скільки в даному фрагменті аденілових, гуанілових і цитидилових нуклеотидів;

б) розмір даного фрагмента

Розв’язання:

а) Кількість аденілових нуклеотидів дорівнює кількості тимідилових (А – Т), тобто 560. Загальна кількість А і Т – 1120, що становить 56%.

Позначимо кількість Г + Ц через x і складемо пропорцію:

1120 – 56%;

x – 44%.

Звідси кількість Г – 440, Ц – 440.

б) В даному фрагменті 2 000 нуклеотидів, тобто 1 000 пар. Довжина фрагмента ДНК:

1 000 × 0, 34нм = 340нм.

Відповідь: А = 560, Т = 560, Г -440, Ц = 440; довжина фрагмента 340 нм.

Задача 5.

У молекулі ДНК з відносною масою 69 000 на частку аденілових нуклеотидів припадає 8625. Визначте кількість нуклеотидів кожного виду, якщо молекулярна маса одного нуклеотида 345.

Розв’язання:

Загальна кількість нуклеотидів 69 000: 345 = 200. Кількість аденілових нуклеотидів складає 8625: 345 = 25, а оскільки А = Т, то тимідилових нуклеотидів також 25.

Гуанілових і цитидилових нуклеотидів 200 – 50 = 150, а оскільки Г = Ц, то кожного виду окремо – по 75.

Відповідь: А = 25, Т = 25, Г = 75, Ц = 75.

Задача 6.