Розв’язання

Дано:

= 30%; = 18%; = 20%. - ?- ? - ?

Визначаємо відсоток цитозинових нуклеотидів у даній іРНК: =100% - (++) = = 100% - (30% +20% + 18%) = 32%. Визначаємо відсоток аденінових і тимінових нуклеотидів (окремо) у фрагменті ДНК: = = (+) : 2 = (30% + 20%) : 2 = 25%. Визначаємо відсоток гуанінового і цитозиновог нуклеотидів (окремо) у фрагменті ДНК: = (+) : 2 = (18% + 32%) : 2 = 25%. Відповідь. Частка кожного нуклеотида у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК становить 25%.

Задача 5.

Білок складається зі 124 амінокислот. Порівняйте відносні молекулярні маси білка та гена, який його кодує.

Розв’язання

Дано: Склад білка – 124 амінокислоти; Мr(амінокислоти) = 100; Мr(нуклеотида) = 345. Мr(гена) - ? Мr(білка) - ?

1). Визначаємо відносну молекулярну масу білка: 124 х 100 = 12400. 2). Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена, що кодує даний білок: 124 х 3 х 2 = 744 (нуклеотиди). 3). Визначаємо відносну молекулярну масу гена: 744 х 345 = 256 680. 4). Визначаємо, у скільки разів ген важчий за білок: 256 680 : 12400 = 20,7 (рази). Відповідь. Відносна молекулярна маса гена у 20,7 рази більша, ніж кодованого білка.

Задача 6.

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

Розв’язання

Одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів , отже, до складу гена соматотропну входить 191 триплет.

191 х 3 = 573 (нуклеотиди) – один ланцюг;

573 х 2 = 1146 (нуклеотидів) – обидва ланцюги.

Відповідь. До складу гена соматотропну входить 191 триплет, що містить 1146 нуклеотидів (обидва ланцюги гена).

Задача 7.

У хворого на синдром Фанконі (порушення утворення кісткової тканини) із сечею виділяються амінокислоти, яким відповідають наступні триплети іРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ. Визначте, які амінокислоти виділяються із сечею у хворих на синдром Фанконі (див. таблиця «Генетичний код»).

Розв’язання

Амінокіслоти: ілей, вал, мет, сер, лей, тир, вал, ілей.

Відповідь. У хворих на синдром Фанконі виділяються із сечею такі амінокислоти: ізолейцин, валін, метіонін, серін, лейцин, тирозин.

Екзон-інтронна організація генома

Більшість структурних генів еукаріот (ділянки ДНК) внутрішньо неоднородні. Вони складаються з екзонних (інформативних) та інтронних (безінформаційних) фрагментів.

Під час транскрипції в ядрі спочатку синтезується про-іРНК (незріла), яка має в собі як екзони, так і інтрони. Далі за допомогою комплекса ферментів безінформаційні ділянки вирізаються та руйнуються, а інформативні з’єднюються в новий полинуклеотидний ланцюг – зрілу іРНК. Механізм дозрівання іРНК в ядрі називається сплайсингом.

Задача 1.

Фрагмент ланцюга молекули ДНК містить 1100 нуклеотидів, з них 100, 120, і 130 нуклеотидів утворюють інтронні ділянки. Визначте, скільки амінокислот кодує цей фрагмент ДНК:

Дано: N (ДНК-нуклеотидів) - 1100; N (інтронних нуклеотидів) – 100, 120, 130. N(амінокислот) -?

Розв’язання: 1). 100 + 120 + 130 = 350 ( кількість нуклеотидів, які утворюють інтронні ділянки); 2). 1100 – 350 = 750 ( кількість нуклеотидів, які утворюють екзонні ділянки); 3). 750 : 3 = 250 (амінокислотних залишків). Відповідь. Цей фрагмент ДНК кодує 250 амінокислот.

Задача 2.

Структурний ген (фрагмент молекули ДНК) містить 384 цитозинових нуклеотидів, що становить 20% від їх загальної кількості. В екзонних ділянках цього гена закодовано білок, який складається із 120 амінокислотних залишків.

1. Який нуклеотидний склад гена?

2. Яка відносна молекулярна маса інтронних ділянок гена?

3. Наскільки зріла іРНК коротша за про-іРНК?

Дано: N(Ц-нуклеотидів) – 384 (20%); N(амінокислот у білку) – 120; L(нуклеотида) – 0,34 нм; Мr(нуклеотида) – 345. Нуклеотидний склад гена -? Мr(інтронних ділянок гена) - ? Наскільки зріла іРНК коротша за про-іРНК -?

Розв’язання Визначаємо загальну кількість нуклеотидів у фрагменті ДНК. Оскільки на цитозинові нуклеотиди припадає 20% від їх кількості, то загальна кількість нуклеотидів становить: 384 нуклеотидів – 20%; Х нуклеотидів – 100%; Х = = 1920 (нуклеотидів);

За принципом компліментарності:

Г = Ц = 384 нуклеотиди = 20%. Звідси: А = Т = = 30%.

384 нуклеотиди – 20%;

Х нуклеотидів – 30%; х = = 576 9нуклеотидів);

А = Т 576 нуклеотидів.

2. Знаходимо кількість нуклеотидів у екзонних ділянках гена:

120. 3 х 2 = 720 (нуклеотидів).

Знаходимо кількість нуклеотидів у інтронних ділянках гена:

1920 – 720 = 1200 (нуклеотидів).

Знаходимо відносну молекулярну масу інтронних ділянок гена:

Mr(інтр. ділянок гена) = 1200 х 345 = 414 000.

3. Довжина молекули про-іРНК дорівнює довжині структурного гена:

l(про-іРНК) = (384 + 576) х 0,34 = 326,4 (нм).

Зріла іРНК складається лише з інформативної частини. Її довжина становить:

l(зрілої РНК) = 120 х 3 х 0,34 = 122,4 (нм).

Різниця в довжині про-іРНК та зрілої іРНК складає:

326,4 нм – 122,4 нм = 204 нм.

Відповідь. 1. Ген містить по 576 аденінових і тимінових нуклеотидів, і по 384 гуанінових і цитозинових нуклеотиди. 2. Відносна молекулярна маса інтронних ділянок гена – 414 000. 3. Різниця в довжині між про-іРНК та зрілою іРНК – 204 нм.

Виконати самостійно наступні завдання:

1.-ендорфін (невеликий білок з морфіноподібних, має болезаспокійливу дію, виділяється в мозку) має молекулярну масу 1746. Яка довжина первинної структури його молекули (в нм)?

2. Молекулярна маса гемоглобіну дорівнює 68660 Да (а.о.м.). Всього (до складу всіх 4 субодиниць гемоглобіну) входить 602 амінокислоти. Визначте приблизну молекулярну масу гема.

3. Розповідають, що в ХІХ столітті один німецький студент, закохавшись у дівчину, вирішив подарувати їй дуже дорогий подарунок - залізне кільце. Залізо для цього кільця юнак хотів хімічним шляхом отримати з власної крові. Розрахуйте, ґрунтуючись на наведених даних, скільки крові знадобилося б для виготовлення кільця вагою в 2 г, якщо вважати, що юнакові вдавалося вилучити 60 % заліза, що міститься в гемоглобіні (вміст гемоглобіну в 100 мл крові 16 г, вміст заліза в гемоглобіні 0,34 %).

4. Дослідження одного з видів РНК показали, що в її молекулі на частку гуаніну припадає 34 %, цитозину – 18 %, аденіну – 36 %, урацилу – 12 % азотистих основ. Скільки (у %) кожної азотистої основи входить до складу фрагмента молекули ДНК, на ділянці якої в процесі транскрипції утворилася ця РНК?

5. Фрагмент ДНК має молекулярну масу приблизно 218 кДа. До його складу входять 154 аденінових нуклеотидів. Визначте кількісний склад нуклеотидів різних типів в фрагменті.

6. Даний фрагмент ДНК. Визначте, які амінокислоти він кодує, відновивши як послідовність і-РНК, так і антикодонів т-РНК.

ДНК

Комплементарна:

А

Т

Г

Г

Ц

Ц

Г

А

Г

Т

Г

Г

Ц

А

Г

Кодуюча:

Т

А

Ц

Ц

Г

Г

Ц

Т

Ц

А

Ц

Ц

Г

Т

Ц

и-РНК

т-РНК

антикодони:

Білок

амінокислоти:

7. Визначте, який білок кодує фрагмент ДНК наступного складу. Яку амінокислоту кодує мутантна ДНК, в якій пара Т-А замінилася на Ц-Г? При запису білків стоп-кодони (і несинтезованих за ними ділянок) позначайте прочерками.

 

Вихідна (нативна) ДНК:

ДНК

Комплементарна:

А

Т

Г

Т

Ц

Ц

А

Т

Т

Г

Г

Г

Т

А

Г

Кодуюча:

Т

А

Ц

А

Г

Г

Т

А

А

Ц

Ц

Ц

А

Т

Ц

и-РНК

Білок

амінокислоти:

Мутантна ДНК:

ДНК

Комплементарна:

А

Т

Г

Т

Ц

Ц

А

Т

Ц

Г

Г

Г

Т

А

Г

Кодуюча:

Т

А

Ц

А

Г

Г

Т

А

Г

Ц

Ц

Ц

А

Т

Ц

и-РНК

Білок

амінокислоти:

8. Нижче наведено дві послідовності нуклеотидів, що розрізняються між собою по 11 позиціям з 18: 1) АУГУЦУАГАУУАГГЦУЦА

2) АУГАГЦЦГГЦУЦГГААГУ

«Переведіть» обидві послідовності в білки. Скільки амінокислотних відмінностей між ними?

1-ий рівень

1. Який антикодон тРНК відповідає триплету ТГА в мо­ле­ку­лі ДНК: 1) АЦУ; 2) ЦУГ; 3) УГА;

4) АГА.

2. В мо­ле­ку­лі ДНК ккількість нук­лео­ти­дів з гу­а­ні­ном с складає 20 % від загальної кількості. Скільки нуклеотидів з тиміном в цій молекулі? 1) 20 %; 2) 30 %; 3) 40 %; 4) 60 %.

3. Ан­ти­ко­до­ну ААУ на т РНК відповідає три­плет на ДНК 1) ТТА; 2) ААТ; 3) ААА; 4) ТТТ.

4. Яку частку нуклеотидів з ци­то­зи­ном містить ДНК, якщо частка її аденінових нук­лео­ти­дів складає 10 % від загальної кількості? 1) 40 %; 2) 80 %; 3) 45 %; 4) 90 %.

5. Скіль­ки нук­лео­ти­дів у гені ко­ду­ює по­слі­до­вність 60 аміно­кис­лот в мо­ле­ку­лі білка: 1) 60; 2) 120; 3) 180; 4) 240.

6. Білок ск­ладається з 100 амі­но­кис­лот. Яка маса та довжина молекули ДНК, що кодує цей білок?

7. В мо­ле­ку­лі ДНК кількість нук­лео­ти­дів з гу­а­ніном складає 10 % від загальної кількості. Скільки нуклеотидів з аденіном в цій молекулі? 1) 10 %; 2) 20 %; 3) 40 %; 4) 90 %.

8. В мо­ле­ку­лі ДНК кількість нук­лео­ти­дів з ци­то­зи­ном складає 30 % від загальної кількості. Яка частка нуклеотидів з аденіном в цій молекулі? 1) 20 %; 2) 40 %; 3) 60 %; 4) 70 %.

9. Білок складається з 180 аміно­кис­лот­них залишків. Яка довжина молекули білка? Яка довжина та маса гена, кодує цей білок?

10. Білок складається з 180 аміно­кис­лот­них залишків. Яка довжина молекули білка? Яка довжина та маса гена, кодує цей білок?

2-ий рівень:

1. Яка маса гена, якщо в одному з ланцюгів молекули ДНК закодовано білок з відносною молекулярною масою 3000?

2. Один з ланцюгів ДНК має відносну молекулярну масу 68310. Яка білка, закодованого цим ланцюгом ДНК?

3. Яка маса і довжина гена, який кодує білок з відносною молекулярною масою 280 000?

4. відносна молекулярна маса одного з ланцюгів ДНК становить 119025. Яка маса та довжина білкової молекули, що закодована в цьому ланцюгу ДНК?

5. Довжина фрагмента ДНК становить 1530 нм. Скільки в ньому закодовано білкових молекул, які складаються в середньому із 300 амінокислотних залишків?

6. скільки амінокислотних залишків містить білкова молекула, якщо у фрагменті ДНК розміром 10 200 нм закодовано 20 білкових молекул?

7. оперон (структурні гени + ген-оператор) містить 10 800 нуклеотидів. В ньому закодовано три поліпептидних ланцюги по 560 амінокислотних залишки кожний. Яка довжина та молекулярна маса гена-оператора?

8. Структурний ген містить 384 цитозинових нуклеотиди, що становить 20 % від їх загальної кількості. В екзонних ділянках цього гену закодовано білок, який складається із 120 амінокислотних залишків. Який нуклеотидний склад гена? Яка відносна молекулярна маса інтронних ділянок гена? Наскільки зріла іРНК коротша за про-РНК?

9. Структурний ген фермента РНК-полімерази містить 9450 пар нуклеотидів. Відомо, що РНК-полімераза складається із 329 амінокислотних залишків. Скільки кодуючи і некодуючих нуклеотидних пар міститься в гені РНК-полімерази? Яка довжина та відносна молекулярна маса зрілої іРНК?

10. Ген, що кодує білок В, містить 3 інтронів по 10 000 пар нуклеотидів і 4 екзони по 270 пар нуклеотидів кожен. Скільки пар нуклеотидів (екзотів та інтронів) міститься в даному гені? Скільки нуклеотидів міститься в кодуючій зоні іРНК цього білка? Скільки амінокислотних залишків має цей білок?