Решение задач на определение содержания элементов и органических веществ в организме человека
1. Содержание серы в организме человека составляет 0,25% от массы тела.
Какая масса серы входит в состав организма человека массой 70 кг?
Дано:
ω(S) = 0,25%
m (тела) =70кг.
M (S) - ?
Алгоритм решения задачи.
Решение
ω = :100%;
m(S)==
Ответ: 0,175кг серы
2. В клетках организма человека кассовые части кислорода, углерода и водорода составляют соответственно 15%, 18%, 10%. Атомы какого из названных элементов в организме человека больше всего.
3. Гемоглобин крови человека содержит 0,34% железа. Определите молекулярную массу гемоглобина.
4. Белок содержит 0,5% глицина, молекулярная масса глицина 75. Чему равна минимальная молекулярная масса белка.
5. Содержание белка в организме человека составляет 17% от массы тела. Определите массу белка в организме человека, масса которого 70 кг.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ФРАГМЕНТА ДНК или РНК
6. Какова длина фрагмента ДНК, состоящая из 540 нуклеотидов? Алгоритм решения задачи
Дано:
n нук -дов ДНК =540
L нук.=0,34 нм
Решение:
Молекула ДНК состоит из двух цепей, поэтому её длина равна длине одной цепи, а каждый нуклеотид в ней занимает 0,34 нм.
1. n (нук.) одной цепи =540:2 =270 нуклеотидов в одной цепи ДНК.
2.L ДНК= n нуклеотидов × L нук. = 270× 0,34=83,7 нм.
Ответ: длина ДНК =83.7нм
L ДНК - ?
7. Одна из ДНК сперматозоида человека содержит 10 пар азотистых оснований. Определите длину ДНК.
8. Какова длина фрагмента ДНК, состоящая из 450 нуклеотидов 9. Фрагмент молекулы РНК овцы состоит из 37 нуклеотидов, какова его длина? 10. Какова длина фрагмента ДНК, состоящая из 270 нуклеотидов?
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ДНК И ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ НУКЛЕОТИДОВ В МОЛЕКУЛЕ ДНК.
11. На фрагменте правой цепи молекулы ДНК нуклеотиды расположены в последовательности: А-А-А-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т
Определите:
а) порядок нуклеотидов в левой цепи молекулы ДНК,
объясните, каким принципом при этом вы руководствуетесь?
б) какова длина (в нм) этого фрагмента ДНК? (Каждый нуклеотид занимает 0.34 нм по длине цепи ДНК);
в) сколько (в %) содержится нуклеотидов (отдельно) в этой ДНК?
Алгоритм решения задачи
Решение: для построения левой цепи мы знаем, что ДНК способна к самоудвоению по принципу комплементарности (А=Т; Т=А; Г=Ц; Ц=Г) нуклеотиды расположены в следующем порядке: |
а) А-А-А-Т- Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т ...
| | | | | | | | | | | |
Т- Т- Т-А- Г-А-Т- Г-Ц-А-Т-А ..
б) зная длину одного нуклеотида (0,34 нм) и количество нуклеотидов в одной цепи фрагмента ДНК, находим длину этого фрагмента:
L ДНК= n нуклеотидов × L нук. =12 × 0,34нм =4,08 нм:
в) для того, чтобы определить процентное содержание нуклеотидов в данной ДНК, посчитать количество нуклеотидов в двух цепях всего их 24, из них А = 9, Т = 9, Г = 3, Ц - 3. Составляем пропорцию и находим процентный состав адениловых (А) нуклеотидов:
всего нук. 24 — 100% Х1= 24 н.×9(А):100% =37,5%(А)
А нук. 9 — Х1%
n(А) = n(Т) = по 37,5%, А=Т по 37,5%, а гуаниловых (Г) количество их 3 нуклеотида в двух цепях. Составляем пропорцию:
всего нук. 24 — 100% Х2= 24 н.×3(Г):100% =12,5%(А)
Г нук. 3 — Х2%
n (Г) == n(Ц) = по 12,5%, Г=Ц по12,5%.
ОТВЕТ: длина ДНК 4,08 нм, а процентный состав: А = Т по 37,5%: Г = Ц по 12,5%.
12. Даны фрагменты правой цепи молекулы ДНК:
А). Ц-Т-Т-Г-Г-А-Ц-Ц-Т-А-Г-Ц…
Б). Г-Г-Ц-Ц-Г-А-Т-А-А-Т-А-Т-Т-А-Ц…
В). А-Г-Т-Ц-Ц-Т-Г-А-А-Т-Т-Ц-Ц-Г-Г…
Г).А-А-Ц-Т-А-Г-Ц-Т-Т-Г-Г-А-Ц-Г-Т-Т-А-Г… Определите:
а) порядок нуклеотидов в левой цепи молекулы ДНК,
объясните, каким принципом при этом вы руководствуетесь?
б) какова длина (в нм) этого фрагмента ДНК? (Каждый нуклеотид занимает 0.34 нм по длине цепи ДНК);
в) сколько (в %) содержится нуклеотидов (отдельно) в этой ДНК?
13. Фрагмент молекуле ДНК содержит 1120 тимидиловых нуклеотидов, что составляют 32% от общего количества нуклеотидов. Определите:
а) сколько содержится других нуклеотидов (отдельно) в этом фрагменте ДНК;
б) какова длина этого фрагмента ДНК?
Алгоритм решения задачи.
Дано:
n (Т) ДНК =1120 ω (Т) = 32%
L нук.=0,34 нм
Решение:
1. Согласно правилу Э. Чаргаффа количество тимидиловых нуклеотидов в молекуле ДНК равно количеству адениловым, а количество цитидиловых – гуаниловым. Кроме этого ω (Т)+ ω (А)+ ω ( Г) + ω (Ц) =100%
По условию задачи молекула ДНК содержит 1120 тимидиловых нуклеотидов, следовательно, столько же будет содержаться адениловых нуклеотидов: Т= А = 1120 или 32%. 2.Найдим содержание цитидиловых и гуаниловых нуклеотидов: ω ( Г) + ω (Ц) = 100% - (ω (Т)+ ω (А)) =100% - 32%+32 % =36% ω ( Г) + ω (Ц) = 100% - (36 % : 2) = по 18%
n(А)-? n(Ц)-? n(Г)-? L ДНК -?
3. Находим количество цитидиловых и гуаниловых нуклеотидов в молекуле ДНК: 1120 тимидиловых нуклеотидов составляют 32% от общего количества, тогда n(Г) гуаниловых нуклеотидов составляют 18% от общего количества нуклеотидов: n(Г)=(1120×18%) : 32%=630 нуклеотидов, так как n(Г)= n(Ц), то количество цитидиловых нуклеотидов будет равно 630. 4. Находим общее количество нуклеотидов в молекуле ДНК: Т+А+Г+Ц=1120+1120+630+630=3500, такое количество нуклеотидов содержится в двух цепях фрагмента ДНК, а в одной цепи будет 3500:2=1750 нуклеотидов.
5. Зная длину одного нуклеотида - 0,34 нм и количество нуклеотидов одной цепи фрагмента ДНК, находим длину этого фрагмента: L ДНК= n нуклеотидов × L нук. = 1750 × 0,34= 595нм. Ответ: n (А)=1120нук.(32%); n(Ц) = n(Г) =630нук.(18%); L ДНК =595нм.
14. Фрагмент молекулы ДНК содержит 8000 адениловых нуклеотидов, что составляет 40% от общего количества нуклеотидов в этой цепи ДНК. Сколько содержится других нуклеотидов в этом фрагменте (отдельно)? Какая длина ДНК?
15. В молекуле ДНК адениловых нуклеотидов составляет 15% от общего количестве. Определить процентное содержание других видов нуклеотидов.
16.Сколько новых видов свободных нуклеотидов потребуется при редупликации двухспиральной молекулы ДНК, в которой А = 454, а Г = 1420?
17. В молекуле ДНК тимидиловые нуклеотиды составляет 18% от общего количества. Определите процентное содержание других видов нуклеотидов.
18.Фрагмент молекулы ДНК содержит 760 адениловых нуклеотидов, что составляет 35% от общего количества нуклеотидов. Определите количество тимидиловых, гуаниловых, цитидилових нуклеотидов в данном фрагменте молекулы ДНК, длину и массу.
ЗАДАЧИ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ И ДЛИНУ ГЕНА.
19. Определить молекулярный вес и длину гена, если несет информацию о белке, молекулярная масса которого равна 155 000 а. е. м.
Алгоритм решения задачи
Дано:
М белка = 155000 а. е. м. (Да)
М амин - ты. = 100 а. о.м.(Да) М нукл- да = 345 а. о. м. (Да)
L нук.=0,34 нм
М гена - ? L ДНК -?
РЕШЕНИЕ
1.Зная массу белка и массу одной аминокислоты, находим количество аминокислот в белке: n аминокислот = М белка: М аминокислоты= 155000: 100 = 1550 аминокислот.
2.Каждая аминокислота в полипептидной цепи кодируются определенной последовательностью из трех нуклеотидов, кодогенной цепи гена: n нуклеотидов = n аминокислот × 3 нуклеотида =1550 × 3 = 4650 нуклеотидов
3. Находим длину гена по кодогенной цепи: L ДНК (гена) = n нук. × L нук. (нм) = 4650×0,34 = 1581нм.
4. Кодогенная цепь ДНК 4650 нуклеотидов комплементарна некодогенной цепи ДНК, в ней столько же нуклеотидов. Найдем общее количество нуклеотидов в гене: n нуклеотидов в гене: =4650нук. ×2 = 9300 нуклеотидов.
5. Зная, общее количество нуклеотидов в двух цепях ДНК и молекулярную массу одного нуклеотида, мы находим молекулярную массу гена.
Мг = n нук × М (нук) = 9300 нуклеотидов × 345 = 3208500 а. е. м. (Да).
ОТВЕТ: длина гена 1581 нм, масса гена 3208500 а. е. м. (Да)
20. Определите молекулярную массу и длину соответствующего гена, если в нем закодирован полипептид, молекулярная масса, которого равна 112000 а. е. м. Что тяжелее: масса белка или гена, во сколько раз?
Дано: М белка = 112000 а. е. м. (Да) М аминокислоты =100 а. е.м.(Да) М нуклеотида = 345 а. е. м. (Да)
L нук.=0,34 нм
М гена - ? L ДНК - ?
М гена ≥М белка
АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
РЕШЕНИЕ
1. Зная массу белка и массу одной аминокислоты, находим количество аминокислот в белке: n аминокислот = М белка: М аминокислоты =112000: 100 = 1120.
2. Каждая аминокислота в полипептидной цепи кодируются определенной последовательностью из трех нуклеотидов, кодогенной цепи гена: n нуклеотидов = n аминокислот × 3 нукл- да =1120 ×3=3360 нуклеотидов 3. Длину гена определяем по кодогенной цепи : L ДНК (гена)= n нук.×0,34 = 3360 =1142,4 нм.
4.Кодогенная цепь ДНК 3360 нуклеотидов комплементарна некодогенной, поэтому в ней столько же нуклеотидов. Найдем общее количество нуклеотидов в гене:
n нук. в 2-х цепях=3360нук. ×2 = 6720 нуклеотидов.
5. Зная, общее количество нуклеотидов в двух цепях ДНК и молекулярную массу одного нуклеотида, мы находим молекулярную массу гена.
Мг = n нук. × М (нук.) = 6720 нуклеотидов × 345 = 2318400а.е.м. (Да). 6.Сравним массу гена и массу полипептида: М гена≥ М белка =2318400 : 112000=21 раз; М гена≥ М белка 21раз.
ОТВЕТ: длина гена 1142,4 нм; масса гена 23184500 а. е. м. (Да); М гена в 21 раз ≥ М белка
21. Известная молекулярная масса четырех видов белков: а) 3000; б) 4600; в) 78000, г) 3500, д)600000. Определить длину и массу соответствующих генов. Что тяжелее: масса белка или гена и во сколько раз? 22. Кодогенная цепь ДНК имеет молекулярную массу 34155 а. е. м. Определите количество мономеров белка, запрограммированного в кодогенной цепи ДНК.
Алгоритм решения задач
Дано:
М гена = 34155 а. е. м. (Да)
М нуклеотида =345 а. о. м. (Да)
n мономеров (аминокислот) - ?
РЕШЕНИЕ:
1) Сколько нуклеотидов содержится в ДНК?
n нук. = 34155: 345 = 99 нуклеотидов в кодогенной цепи содержится в ДНК.
2) Какое количество мономеров (аминокислот) белка запрограммировано в кодогенной цепи ДНК (каждая аминокислота кодируется 3 нуклеотидами)?
n аминокислот 99: 3 = 33 триплета в ДНК кодируют 33 аминокислоты (мономера) белка.
Ответ: в кодогенной цепи ДНК массой 34155 а. е. м. запрограммированы 33 аминокислоты.
23. Какая молекулярная масса гена (двухцепочного участка ДНК), если в одной его цепи закодирован белок с молекулярной массой 3000.
24.Определите молекулярную массу и длину гена, если несет информацию о белке, молекулярная масса которого равна 840000 а. е. м.
25. Одна из цепей молекулы ДНК имеет массу 68310 а. е. м. Определите количество мономеров белка, закодированного в этой цепи ДНК.
26.В состав белка входят 350 аминокислот. Какая длина гена, кодирующий синтез этого белка.
27. Данная молекула ДНК с относительной молекулярной массой 144900 а. е.м., из них 16560 а. е. м. приходится на долю тимидиловых нуклеотидов:
а) сколько содержится других нуклеотидов (отдельно) в этой молекуле ДНК;
б) какова длина ДНК?
Алгоритм решения задачи
РЕШЕНИЕ
Дано:
М ДНК =144900 а. е. м.
М тимин =16560 а. е м.
М нуклеотида =345 а. о. м.
L нук.=0,34 нм
n(А)-? n(Ц)-? n(Г)-? L ДНК - ?
1) Сколько всего нуклеотидов в молекуле ДНК?
n нук. = 138448: 345 = 420 нуклеотидов в ДНК
2) Сколько тимидиловых нуклеотидов в ДНК?
n =16560:345= 48 тимидиловых нуклеотидов содержится в этом фрагменте ДНК), так как Т = А согласно правила Э. Чаргаффа количество А= 48.
3)Сколько гуаниловых и цитидилових нуклеотидов в это молекуле ДНК?
На долю Г + Ц приходится 420 - (48 Т + 48 А) =
324нуклеотидов или 324: 2 = по 162(Г и Ц).
4) Сколько нуклеотидов в одной цепи ДНК?
нуклеотидов в двух цепях: 420:2 = 210 нуклеотидов в одной цепи ДНК.
5) Какова длина ДНК?
L ДНК = 210 нук. ×0,34 =71,4нм.
Ответ: n(Т)= n(А)=по 48нук; n(Ц)=n(Г)= по 162нук.; L ДНК 71,4нм.
28. Молекулярная масса каталазы 224000 а. е.м. Сколько аминокислотных звеньев в этой молекуле? Какая длина первичной структуры этого белка?
29. Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором закодирована первичная структура белка инсулина, состоящего из 153 аминокислотных остатков?
30. Сколько нуклеотидов содержат гены (обе цепи ДНК), в которых запрограммированы следующие белки:
а) 7500 аминокислот, б) 826 аминокислот, в) 489 аминокислот. Определите молекулярную массу и длину гена.
31. Какова молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в кодогенной цепи запрограммирован белок с молекулярной массой 47250 а. е
32. Белок рибонуклеазы состоит из 124 аминокислот. Что тяжелее: белок или ген, кодирующий его.
33. Молекула РНК вируса ВИЧ состоит из 13000 нуклеотидов. Одна молекула вируса ВИЧ состоит из 316 аминокислот.
Определите:
а) длину гена, несущего информацию о структуре этого белка;
б) во сколько раз масса гена больше массы белка;
в) сколько видов белка закодирована в РНК вируса ВИЧ.
34. Молекула РНК вируса табачной мозаики состоит из 9750 нуклеотидов. Одна молекула белка вируса табачной мозаики состоит из 237 аминокислот. Определите: а) длину гена, несущего информацию о структуре этого белка; б) во сколько раз масса гена больше массы белка; в) сколько видов белков закодировано в РНК вируса табачной мозаики?
35. СПИД – инфекционное заболевание, которое преимущественно передается половым путем. Возбудитель СПИДа – ретровирус ВИЧ его наследственный материал РНК содержит 18426 нуклеотидов. Из скольких триплетов состоит РНК ВИЧ? Определите суммарную молекулярную массу белковых молекул, закодированных в геноме вируса, если на структурные гены приходится 8000 нуклеотидов.
36. Какая скорость синтеза белка у высших организмов, если на составление инсулина (51 аминокислотной звено) расходуется 7,3 секунды?
37. Какое число аминокислот закодировано во фрагменте двухцепочной ДНК, содержит 3000 нуклеотидов?
38. Определите длину и молекулярную массу фрагмента двухцепочной ДНК, состоящая из 266330 нуклеотидов.
39. Альбумин сыворотки крови человека имеет молекулярную массу 102600 а. е. м. Определите количество нуклеотидов ДНК, которые кодируют этот белок и длину гена.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА ЭКЗОН - ИНТРОННУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ ГЕНОМА
40. Структурный ген фрагмента молекулы ДНК содержит 576 цитидиловых нуклеотидов, что составляет 20% от общего количества. В экзонных участках этого гена закодирован белок, состоящий из 130 аминокислот. 1. Определите нуклеотидный состав гена. 2.Чему равна молекулярная масса интронных участков гена? 3. Насколько зрелая и – РНК короче про – и – РНК?
Алгоритм решения задачи
Решение
1.Определим общее число нуклеотидов в фрагменте ДНК, так как цитидиловые нуклеотиды приходится 30% от общего количества, то общее количество нуклеотидов составит:
576(цитозин. нук.) — 20% Х нук.=(576×100%):20%=2880(нук.)
Х нук — 100%
2. Согласно правилу Э. Чаргаффа количество цитидиловых нуклеотидов равно гуаниловым нуклеотидов, а количество тимидиловых нуклеотидов в молекуле ДНК равно количеству адениловым.
А+Т = 2880 - (Ц+Г) = 2880нук.- (576+576)=1728(А+Т) ; А=Т по 864нук.
3. Находим количество нуклеотидов в экзонных участках гена:
n нук. в гене=130амин-т ×3 нук. × 2цепи=780нуклеотидов в экзонных участках гена.
4. Находим количество нуклеотидов в интронных участках гена:
n нук. в гене = 2880 нук. – 780= 2100 нуклеотидов в интронных участках гена.
5. Находим молекулярную массу интронных участках гена.
М=2100 нук. ×М нук.= 2100×345 а. е. м. =724500 а. е. м.
6. Какова длина про – и –РНК?
L про – и –РНК =0.34 нм. × 2100нук= 714нм.
7. Какова длина зрелой и – РНК?
L и –РНК= 0.34 нм. × 390 нук. =132,6нм
8. Какова разница в длине про – и –РНК и зрелой и – РНК в нм.?
L про – и –РНК = 714 нм; L и –РНК=132,6 =581,4 нм.
ОТВЕТ: n нук. в гене =2880: М интронов =724500 а. е. м.; L – и –РНК (зрелой) короче про – и –РНК на581,4нм.
41. Ген, кодирующий белок А, состоит из 5 экзонов по 160 пар нуклеотидов и 2 интрона по 300 пар нуклеотидов. Сколько: а) всего нуклеотидов в про – и – РНК? б) нуклеотидов входит в состав и - РНК? в) нуклеотидов входит в состав и - РНК? Алгоритм решения задачи
Решение
1) Сколько всего нуклеотидов в про–и - РНК: (160×5)+(30×2) = 1400 нуклеотидов.
2) Сколько нуклеотидов входит в состав и - РНК:
160 ×3 = 480 нуклеотидов
3) Сколько аминокислот входит в состав данного белка:
480 нукл : 3 = 160 кодонов
1 кодом →1 триплет → 1 аминокислота →160 аминокислот в белке
ОТВЕТ: про – и - РНК -1400 нуклеотидов, и-РНК = 480 нуклеотидов, 160 аминокислот.
13 196
2 566 
