Алгоритм решения задач по молекулярной биологии на тему "Биосинтез белка"

Лысенко Ольга Александровна

учитель биологии и химии

муниципального общеобразовательного учреждения

«Александровская школа Марьинского района» г. Донецка

lisenkooo@gmail.com

Задачи по молекулярной биологии

1. Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав:

- А – А – Ц – Т – Г – Г – Ц – Г – А –

Достройте вторую цепь. Определите количество водородных связей, которые соединяют эти полинуклеотидные цепи ДНК.

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

Решение: построим вторую цепь по принципу комплиментарности (против азотистого основания аденина в одной цепи находится азотистое основание тимин, а против гуанина всегда – цитозин):

- А – А – Ц – Т – Г – Г – Ц – Г – А –

Ответ: 1) - Т – Т – Г – А – Ц – Ц – Г – Ц – Т –

2) Между аденином и тимином образуются 2 водородные связи, а между гуанином и цитозином – 3:

- А – А – Ц – Т – Г – Г – Ц – Г – А –

││ ││ │││ ││ │││ │││ │││ │││ ││

- Т – Т – Г – А – Ц – Ц – Г – Ц – Т –

В данном фрагменте цепи ДНК имеются водородные связи: 4 (А - Т), т.е. 4 × 2 водородные связи = 8; 5 (Г – Ц), т.е. 5 × 3 водородные связи = 15. Всего 8 + 15 = 23 водородных связей.

2. На участке молекулы ДНК 30 адениловых нуклеотидов, что составляет 10% от общего количества нуклеотидов. Определите качественный и количественный состав этого участка молекулы ДНК.

1. Дано: A = 30 (10%), найти: Т - ? Г - ? Ц - ?

Решение: 1) А = Т, Г = Ц ( по правилу Чаргаффа).

Если участок молекулы ДНК содержит 30 нуклеотидов, содержащих аденин (А) что составляет 10% от  общего числа нуклеотидов в данном фрагменте ДНК, то по принципу комплиментарности в нем имеется столько же нуклеотидов, содержащих тимин - 30 (тоже 10%): А = Т = 30 (10%), тогда А + Т = 60 (20%). Чтобы найти общее число нуклеотидов в цепи, составляем пропорцию:

1. 60 нуклеотидов (А + Т) --- 20%,

2. х нуклеотидов (А + Т) + (Г + Ц) --- 100%,

3. отсюда х = 60 × 100 / 20

4. х = 300.

5. Т. о. всего на этом участке ДНК - 300 нуклеотидов: (А + Т) + (Г + Ц) = 300, тогда Г + Ц = 300 – (А + Т) = 300 – 60 = 240 → А = Т = 120.

6. Ответ: Т = 30, Г = 120, Ц = 120.

3. На участке ДНК 15 нуклеотидов, содержащих цитозин, что составляет 30% от общего количества нуклеотидов. Определите качественный и количественный состав данной молекулы ДНК. Сколько витков спирали в данной молекуле ДНК (1 виток спирали – 10 пар нуклеотидов).

1. Дано: Ц = 15 (30%), найти: Г - ? А - ? Т - ? витков - ?

2. Решение: 1) А = Т, Г = Ц ( по правилу Чаргаффа). Ц + Г = 15 + 15 = 30 – это 30% + 30% = 60%. А + Т + Г + Ц - 100 %.

3. Составляем пропорцию:

4. 30 нуклеотидов (Ц + Г) – 60%

5. Х нуклеотидов (А + Т + Ц + Г) – 100%

6. Х = 30 × 100 / 60 = 50 (нуклеотидов всего на участке ДНК).

7. А + Т = 50 – 30 = 20; А = Т = 20 / 2 = 10.

8. 2) т.к. 10 пар нуклеотидов в одном витке, то в данной молекуле ДНК:

50 / 20 = 2,5 витков (или 50 нуклеотидов – это 25 пар: 25 / 10 = 2,5 витков).

Ответ: Г = 15, А = 20, Т = 20; 2,5 витков.

4. Последовательность нуклеотидов в кодирующей цепи ДНК имеет такой вид: - А – Ц – Ц – Т – Т – Т – А – Г – Г – Т – А – А -. Определите последовательность нуклеотидов в антикодонах т-РНК, принимающих участие в биосинтезе белка, который закодирован на данном участке ДНК.

Решение: по принципу комплементарности выстраиваем цепь молекулы и-РНК:

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

и-РНК: - У – Г – Г – А – А – А – У – Ц – Ц –А – У – У –
т-РНК: АЦЦ, УУУ, АГГ, УАА.

Ответ: АЦЦ, УУУ, АГГ, УАА.

5. Фрагмент молекулы и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов УГГУГЦУУАААААЦУ. Определите последовательность нуклеотидов на фрагмент молекулы ДНК, третью аминокислоту и антикодон т-РНК, которая ее доставит к месту сборки белковой молекулы. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

Дано: и-РНК: УГГУГЦУУАААААЦУ

Найти: 1) ДНК - ? 2) 3 аминокислота - ? 3) антикодон т-РНК.

Решение: 1) по принципу комплементарности:

и-РНК: УГГ – УГЦ – УУА – ААА – АЦУ

ДНК: АЦЦ – АЦГ – ААТ – ТТТ - ТГА;

2) и-РНК: УГГ – УГЦ – УУА – ААА – АЦУ

т-РНК: АЦЦ, АЦГ, ААУ, УУУ, УГА.

Определяем 3 аминокислоту по таблице генетического кода: УУА – лей.

Ответ: 1) ДНК: АЦЦ – АЦГ – ААТ – ТТТ - ТГА; 2) аминокислота – лейцин; 3) антикодон т-РНК: ААУ.

Приложение

и -