Решение задач по молекулярной генетике
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

L ДНК = n нуклеотидов в ДНК  х L одного нуклеотида

М ДНК = n нуклеотидов в ДНК  х М одного нуклеотида

М белка = n аминокислот х М одной аминокислоты

n аминокислот = n нуклеотидов в ДНК  : 3

n аминокислот = М белка : М одной аминокислоты

n нуклеотидов в ДНК  = L ДНК : L одного нуклеотида

n нуклеотидов в ДНК  = М ДНК : М одного нуклеотида

n нуклеотидов в ДНК = n аминокислот х 3

 

n – количество

М – масса

L – длина

 

Постоянные величины:

М одной аминокислоты = 110

М одного нуклеотида = 300

L одного нуклеотида = 3,4 А0 = 34 х 10 -11 м

Задача №1

Дано: цепь ДНК: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г

Найти: 1) вторую цепь ДНК

        2) L ДНК - ?

Решение:

1) А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-А-Т-Ц    

Свойство ДНК – двухцепочечная молекула, вторая цепочка достраивается по принцип комплементарности.

2) Чтобы найти длину ДНК (L) нужно количество нуклеотидов умножить на длину одного нуклеотида

LДНК = n нуклеотидов ДНК в одной цепи х L одного нуклеотида

LДНК = 12 х 3,4 Ао = 40,8 Ао

 Ответ: длина фрагмента ДНК составляет 40,8 Ао

           

Задача №2

Дано: Т – 16%

Найти: А, Ц, Г - ?    

Решение:

1) При решении подобных задач надо исходить из того, что на основе принципа комплементарности   

(А+Т)+(Г+Ц) = 100%

А = Т = по 16%

Г+Ц = 100 – 32 = 68% → Г=Ц = по 34%

Ответ: Адениновых и тиминовых нуклеотидов в данной молекуле ДНК по 16%,

       а гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов по 34%.

 

Задача №3

Дано: Г – 880 – 22%

Найти: Т, А, Ц - ?

        L ДНК - ?

Решение:

1) Г = 880 = 22%, следовательно Ц = 880 = 22%

880 – 22%

Х - 100%

2) Количество нуклеотидов (n) в ДНК = 880 х 100% / 22 = 4000 нуклеотидов

Г+Ц = 22+22=44% или 880+880=1760 нуклеотидов

3) А+Т= 4000-1760=2240 адениновых и тиминовых нуклеотидов вместе, по 1120 на каждый или по 28%

4) LДНК = n нуклеотидов ДНК в одной цепи х L одного нуклеотида

LДНК = 4000 : 2 (в одной цепи) х 3,4 Ао = 6800 Ао

Ответ: количество Г и Ц нуклеотидов составляет по 880 (по 22%), А и Т

нуклеотидов по 1120 (по 28%), длина фрагмента ДНК равна 6800 Ао

Задача №4

Дано: LДНК = 102 см

Найти: n нуклеотидов ДНК - ?      

Решение:

1) Чтобы найти количество нуклеотидов нужно длину ДНК (L) разделить на длину одного нуклеотида

n нуклеотидов ДНК = LДНК : L одного нуклеотида

LДНК = 102 см = 1,02 м

L одного нуклеотида = 3,4 Ао = 34 х 10 -11 м

n нуклеотидов ДНК = 1,02 : (34 х 10 -11) = 3 х 10 9 нуклеотидных пар

Ответ: 3 млрд нуклеотидных пар содержится в ДНК одной половой клетки

 

Задача №5

Дано: n т-РНК = 30

Найти: n а/к - ?

       n нуклеотидов в гене - ?

Решение:

1) Одна молекула т-РНК приносит к месту биосинтеза белка одну аминокислоту, следовательно, количество т-РНК = количеству аминокислот (а/к), т.е. n а/к = 30

2) Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами – триплетом, следовательно, количество нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок = количество аминокислот х 3

n нуклеотидов в гене = 30 х 3 = 90

Ответ: 90 нуклеотидов в гене

Задача №6

Дано: Г – 90

     А – 28%

     У – 20%

     Ц – 22% в и-РНК

Найти: n а/к - ?

         M белка - ?

          L ДНК - ?

         М ДНК - ?

         соотношение нуклеотидов в ДНК - ?

Решение:

1) Подсчитаем общий процент известных нуклеотидов и-РНК: 28% А + 20% У + 22% Ц = 70%.

Отсюда следует, что на долю 90 шт гуаниновых нуклеотидов приходится 100 -70=30%.

С помощью пропорции можно определить число остальных нуклеотидов и-РНК.

N адениновых = 90 х 28% : 30% = 84

N урациловых = 90 х 20% : 30% = 60

N цитозиновых = 90 х 22% : 30% = 66

2) всего нуклеотидов в и-РНК

N нуклеотидов  = 90+84+60+66 = 300 нуклеотидов

3) находим длину и-РНК

L РНК = n нуклеотидов и-РНК х L одного нуклеотида

L РНК = 3,4 Ао х 300 = 1020 Ао

4) находим массу и-РНК

M и-РНК = М одного нуклеотида х n нуклеотидов

M и-РНК = 300 х 300 = 90000

5) Исходя из триплетности кода в данной и-РНК закодировано аминокислот n а/к = n нуклеотидов : 3

n а/к = 300:3 = 100

6) Белок состоит из аминокислот, следовательно, чтобы найти массу белка надо количество аминокислот    умножить на массу одной аминокислоты

M полипептида = М одной а/к х n аминокислот

M полипептида = 110 х 100 = 11000

7) Что касается двухцепочечной ДНК, с одной из цепей которой снималась и-РНК, то ее длина будет такой же как у и-РНК (1020 Ао), а число нуклеотидов и их масса будет в два раза больше, т.к. ДНК двухцепочечная молекула.

n нуклеотидов в ДНК = 300 х 2 = 600

M ДНК = 300 х 600 = 18000

8) соотношение нуклеотидов двухцепочечной ДНК будет иным по сравнению с и-РНК:

И-РНК                            ДНК

А – 28%                14% - Т – А – 14%

У – 20%                10% - А – Т – 10%

Ц – 22%                11% - Г – Ц – 11%

Г – 30%                 15% - Ц – Г – 15%

                                  Ответ: Т=А=24%, Ц=Г=26%

9) находим численное соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК:

Тимина и аденина будет по 144 нуклеотида (600 х 24% : 100% = 144)

Гуанина и цитозина будет по 156 нуклеотидов (600 х 26% : 100% = 156)

 

Задача №7

Дано: n нуклеотидов в ДНК = 1020

  n интронов = 120

Найти: L незрелой РНК - ?

L зрелой РНК - ?

n аминокислот - ?

Решение:

1) Чтобы найти длину первоначальной (незрелой или про-и-РНК) и-РНК нужно количество нуклеотидов в ней умножить на длину одного нуклеотида

L незрелой РНК = n нуклеотидов и-РНК х L одного нуклеотида

L незрелой РНК = 1020 х 3,4 Ао = 3468 Ао

2) Чтобы найти длину зрелой и-РНК нужно количество информативных участков – экзонов умножить на длину одного нуклеотида, т.к. во время процессинга из первоначальной и-РНК неинформативные участки будут удалены

L зрелой РНК = (1020 – 120) х 3,4 Ао = 900 х 3,4 Ао = 3060 Ао

3) Определяем количество аминокислот в белке (полипептиде)

n аминокислот = n экзонов : 3 ( три нуклеотида кодируют одну аминокислоту)

n аминокислот = 900 : 3 = 300

 

Задача №8

Дано: n аминокислот = 287

Найти: LДНК - ?

M ДНК - ?

Решение:

1) находим количество нуклеотидов в гене, кодирующим гемоглобин

n нуклеотидов ДНК = n а/к х 3

n нуклеотидов ДНК = 287 х 3 = 861 нуклеотидов в гене

2) длина гена

LДНК = n нуклеотидов ДНК  х L одного нуклеотида

LДНК = 861 х 3,4 = 2927,4 Ао

3) масса гена

M ДНК = М одного нуклеотида х n нуклеотидов

M ДНК = 300 х 861 = 258300

 

Задача №9

Дано: М гена = 288000

Найти: n аминокислот - ?

       M полипептида - ?

        L ДНК - ?

Решение:

1) Чтобы найти длину гена, сначала находим количества нуклеотидов в нем

n нуклеотидов в ДНК  = М ДНК : М одного нуклеотида

   n нуклеотидов в ДНК  = 288000 : 300 = 960 нуклеотидов

2) находим длину гена

L ДНК = n нуклеотидов в гене  х L одного нуклеотида

L ДНК = 960 х 3,4 А0= 3264 А0

3) находим количество аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, исходя из того, что три нуклеотида кодируют одну аминокислоту

n аминокислот = n нуклеотидов в ДНК  : 3

n аминокислот = 960 : 3 = 320 аминокислот

4) находим массу белка

M полипептида = М одной а/к х n аминокислот

M полипептида = 110 х 320 = 35200

Масса гена 288000, а масса закодированного этим геном белка составляет 35200, следовательно ген тяжелее белка!

                                         

Задача №10

Дано: n аминокислот = 50

Найти: n нуклеотидов в ДНК - ?

Решение:

1)количество нуклеотидов в ДНК находим исходя их свойств генетического  кода: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами

n нуклеотидов в ДНК = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в ДНК = 50 х 3 = 150 нуклеотидов в одной цепи молекулы ДНК, следовательно в двух цепях этой молекулы 300 нуклеотидов

 

Задача №11

Дано: n аминокислот = 48

Найти: L ДНК - ?

        М ДНК - ?

Решение:

1) количество нуклеотидов в ДНК находим исходя их свойств генетического кода: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами

n нуклеотидов в ДНК = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в ДНК = 48 х 3 = 144 нуклеотидов в гене

2) находим длину полинуклеотида

L ДНК = n нуклеотидов в ДНК   х L одного нуклеотида

L ДНК = 144 х 3,4 А0 = 489,6 А0

3) находим массу полинуклеотида

М ДНК = n нуклеотидов в ДНК  х 2 х М одного нуклеотида

М ДНК = 144 х 2 х 300 = 86400

 

Задача №12

Дано: L гена   = 765 А0

Найти: n аминокислот - ?

        m гена - ?

Решение:

1) находим количество нуклеотидов в гене

n нуклеотидов в гене  = L гена: L одного нуклеотида

  n нуклеотидов в гене = 765 : 3,4 = 225 нуклеотидов в гене

2) находим массу гена

М = n нуклеотидов в гене  х М одного нуклеотида

М гена = 225 х 300 = 135000

3) находим количество аминокислот в белке, закодированном в этом гене

n аминокислот = n нуклеотидов в гене  : 3

n аминокислот = 225 : 3 = 75 аминокислот в белке

 

Задача №13

Дано: m ДНК  = 3х108

       n аминокислот = 300

Найти: n белков - ?

Решение:

1) зная массу ДНК, можем найти количество нуклеотидов в ней

n нуклеотидов в ДНК  = М ДНК : М одного нуклеотида

n нуклеотидов в ДНК  = 3х108 : 300 = 1000000 нуклеотидов в ДНК

2) один белок состоит из 300 мономеров, следовательно, его будут кодировать 900 нуклеотидов:

n нуклеотидов в гене = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в гене = 300 х 3 = 900

3) находим количество генов в ДНК, зная количество нуклеотидов в ДНК и количество нуклеотидов в одном гене

n генов  = n нуклеотидов в ДНК  : n нуклеотидов в гене

  n генов  =  1000000 : 900 = 1111 генов входит в состав данной ДНК

4) один ген → один белок

1111 генов, следовательно, 1111 белков

 

Задача №14

Дано: n аминокислот = 215

Найти: L РНК - ?

       М РНК  - ?

Решение:

1) находим количество нуклеотидов в и-РНК, которая несет информацию о белковой молекуле, исходя из свойств генетического кода

n нуклеотидов в РНК = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в РНК = 215 х 3 = 645

2) L РНК = n нуклеотидов в РНК  х L одного нуклеотида

L РНК = 645 х 3,4 А0 = 2193 А0

3) находим массу и-РНК

М РНК  = n нуклеотидов в РНК  х М одного нуклеотида

М РНК  = 645 х 300 = 193500

Задача №15

Дано: n нуклеотидов в ДНК = 1500

        n экзонов = 1100

Найти: L РНК незрелой - ?

        L РНК зрелой - ?

        n аминокислот  - ?

       М белка - ?

Решение:

1) незрелая и-РНК или про-и-РНК состоит из того же количества нуклеотидов, что и ДНК, т.к. она считывает всю информацию с ДНК, следовательно можем определить длину данной про-и-РНК

  L РНК незрелой = n нуклеотидов в РНК  х L одного нуклеотида

L РНК незрелой = 1500 х 3,4 А0= 5100 А0

2) зрелая и-РНК после процессинга состоит из экзонов, находим ее длину

L РНК зрелой = n нуклеотидов в зрелой РНК  х L одного нуклеотида

  L РНК зрелой = 1100 х 3,4 А0= 3740 А0

3) находим количество аминокислот в белке

n аминокислот = n экзонов  : 3

n аминокислот =1100 : 3 = 366 аминокислот в белке

4) находим массу белка

М белка = n аминокислот х М одной аминокислоты

М белка = 366 х 110 = 40260

 

Задача 16.

Дано: n аминокислот в белке = 350

Найти: n нуклеотидов в ДНК - ?

        L гена - ?

        М гена - ?

Решение:

1) находим количество нуклеотидов в гене, который кодирует белок, состоящий из 350 аминокислот:

n нуклеотидов в гене = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в гене = 350 х 3 = 1050

2) находим количество нуклеотидов в двух цепях ДНК:

n нуклеотидов в ДНК = 1050 х 2 = 2100

3) находим массу гена:

М гена = n нуклеотидов в гене   х М одного нуклеотида

М гена = 1050 х 300 = 315000

4) находим длину гена:

L гена = n нуклеотидов в гене   х  L одного нуклеотида

L гена = 1050 х 3,4А0 = 3570А0

 

Задача 17

Дано: фрагмент ДНК

Найти: L ДНК - ?

         m ДНК - ?

Решение:

1) Используя принцип комплиментарности, составляем вторую цепь молекулы ДНК

ААА-ЦГЦ-ТТТ-ТАЦ-ГГГ-ЦЦЦ-ТТЦ - первая цепь ДНК

ТТТ-ГЦГ-ААА-АТГ-ЦЦЦ-ГГГ-ААГ - вторая цепь ДНК

2) Находим массу фрагмента ДНК, посчитав количество нуклеотидов в двух цепях молекулы ДНК

М ДНК = n нуклеотидов в двух цепях ДНК   х М одного нуклеотида

М ДНК = 42 х 300 = 12600

3) Находим длину фрагмента ДНК:

L ДНК = n нуклеотидов одной цепи ДНК   х  L одного нуклеотида

L гена = 21 х 3,4А0 = 71,4А0

 

Задача 18

Дано: n экзонов в ДНК = 1567

        n интронов в ДНК = 789

Найти: n аминокислот в белке - ?

        L незрелой и-РНК - ?

        L зрелой и-РНК - ?

Решение:

1) Находим длину незрелой и-РНК:

  L РНК незрелой = n нуклеотидов в РНК  х L одного нуклеотида

L РНК незрелой =  (789+1567) х 3,4А0 = 8010,4 А0

2) Находим длину окончательного варианта и-РНК

L РНК зрелой = n нуклеотидов в зрелой РНК (экзонов)   х L одного нуклеотида

 L РНК зрелой =1567 х 3,4А0 = 5327,8 А0

3) Находим количество аминокислот, входящих в состав  белка:

n аминокислот = n экзонов  : 3

n аминокислот =1567 : 3 = 522

Задача 19

Дано: n а/м в белке = 5х108

Найти: L гена - ?

         М гена - ?

Решение:

1) Находим количество нуклеотидов в гене, который кодирует белок:

n нуклеотидов в гене = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в гене = 5х108 х 3 = 15х108

2) Находим массу гена:

М гена = n нуклеотидов в гене   х М одного нуклеотида

М гена = 15х108 х 300 = 45х1010

3) Находим длину гена:

L гена = n нуклеотидов в гене   х  L одного нуклеотида

L гена = 15х108 х 3,4А0  = 51х108А0

 

Задача 20

Дано: М ДНК =8х109

        n аминокислот в белке = 150

Найти: n белков закодированных в ДНК - ?

        L ДНК - ?

Решение:

1) Находим количество нуклеотидов в молекуле ДНК:

n нуклеотидов в ДНК  = m ДНК : m одного нуклеотида

n нуклеотидов в ДНК  = 8х109 : 300 = 26 х 106

2) Находим длину ДНК:

L ДНК = n нуклеотидов одной цепи ДНК   х  L одного нуклеотида

L гена = (26 х106 : 2) х 3,4А0  = 44,2х106А0  

3) Находим количество нуклеотидов в гене:

n нуклеотидов в гене = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в гене =150 х 3 = 450

4) Находим количество генов в молекуле ДНК:

n генов в ДНК = n нуклеотидов в ДНК  : n нуклеотидов в гене

  n генов  =  26 х 106 / 450 = 57000 генов входит в состав данной ДНК

 5) один ген → один белок

57000 генов, следовательно, 57000 белков

 

Задача 21

Дано: и-РНК

         Г – 18%

         А – 28%

         У – 37% (370 шт.)       

Найти: L РНК - ?

         М РНК -?

          L ДНК -?

         М ДНК -?

         соотношение нуклеотидов в ДНК - ?

Решение:

1) находим процентное содержание Ц в и-РНК: 100% - (28+18+37) = 17%

2) находим количество нуклеотидов в и-РНК: 100% - х шт

                                                                          37% - 370шт

n нуклеотидов  = 370 х 100 : 37 = 1000 шт              

3) Находим длину и-РНК:

L РНК = n нуклеотидов и-РНК х L одного нуклеотида

L РНК = 1000 х 3,4А0  = 3400А0

4) Находим вес и-РНК:

M и-РНК = M одного нуклеотида х n нуклеотидов

M и-РНК = 300 х 1000 = 300000

5) Находим количество нуклеотидов в ДНК (число нуклеотидов и их масса будет в два раза больше, т.к. ДНК двухцепочечная молекула):

n нуклеотидов  в ДНК =  n нуклеотидов в РНК х 2  = 1000 х 2 = 2000

6) находим вес ДНК:

M ДНК = M одного нуклеотида х n нуклеотидов

M ДНК = 300 х 2000 = 600000

7) находим длину ДНК:

L ДНК = n нуклеотидов ДНК в одной цепи х L одного нуклеотида

L ДНК = 1000 х 3,4А0  = 3400А0

8) Находим нуклеотидный состав молекулы ДНК:

      РНК                       ДНК

    А-28%           14% Т – А14%        А в ДНК= 14%+18,5%=32,5%

    Г-18%            9%  Ц – Г 9%             Т в ДНК = 14%+18,5%=32,5%

    У-37%        18,5% А – Т 18,5%         Г в ДНК = 9%+8,5%=17,5%

    Ц-17%           8,5% Г – Ц 8,5%          Ц в ДНК = 9%+8,5%=17,5%

9) находим численное соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК:

Тимина и аденина будет по 650 нуклеотида (2000 х 32,5% : 100% = 650)

Гуанина и цитозина будет по 350 нуклеотидов (2000 х 17,5% : 100% = 350)

        

 

Литература

1. Биология: учебник: в 2 т. / под ред. В. Н. Ярыгина. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. - Т.1. - 736 с.

2. Бакай А. В., Кочиш И. И., Скрипниченко Г. Г. Генетика. - М.: КолосС, 2007. - 448 с.

3. Генетика. Учебник для вузов / Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 638с.

4. Генетика человека с основами медицинской генетики: учебник / Е. К. Хандогина, И. Д. Терехова, С. С. Жилина и др. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 192 с.

5. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика: учеб. пособие для вузов. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2006. – 479 с.

6. Клиническая генетика. Геномика и протеомика наследственной патологии: учебное пособие. Мутовин Г.Р.  - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 832 с.

7. Молекулярная биология: учебное пособие для студентов пед. вузов. Коничев А.С., Севастьянова Г.А. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 400 с.

8. Семинский И.Ж. Структура генома человека // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2002. - Т.34. - №5. - С.101-103.

9. Савченко В. Эволюция генома человека // Наука и инновации. 2013. - Т.12. - №130. - С. 4-8.

10. Stankiewicz P., Lupski J.R. Structural Variation in the Human Genome and its Role in Disease // Annual Review of Medicine. - 2010. - Vol. 61. - P. 437–455.

 

Дата: 2018-11-18, просмотров: 576.