Задачи на комплементарность

Нужно помнить основные правила: 1)Ген- участок только одной цепи ДНК!!! 2)Генетический код (кодон, триплет) состоит из 3-х нуклеотидов, поэтому нуклеотид- структурная единица кода. 3)Аминокислоту шифрует не нуклеотид, а триплет, поэтому триплет- функциональная единица кода. 4)Азотистые основания в 2-х цепях ДНК комплементарны : А-Т и Г-Ц, поэтому А=Т, Г=Ц 5)ДНК состоит из 2-х цепей нуклеотидов, поэтому за 100% берется кол-во нуклеотидов в двух цепях!!! 6)И-РНК синтезируется комплементарно с участка ДНК с учетом того, что в РНК нет тимина, поэтому всегда напротив А будет У. 7)Кодоны и-РНК комплементарны антикодонам т-РНК. 8)Аминокислоты по таблице генетического кода находятся по цепи и-РНК!!!! 9)В записях запятыми отделяем только антикодоны т-РНК!!! 10)Нужно всегда соблюдать последовательность: 1 цепь ДНК: АГЦТАТ 2 цепь ДНК: ТЦГАТА И-РНК: АГЦ-УАУ Т-РНК: УЦГ, АУА А/кты: по и-РНК!!!

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАДАЧ: 1) Дается цепь ДНК. Найти и-РНК, антикодоны т-РНК, аминокислоты. (решение: по цепи ДНК находим и-РНК, по и-РНК-находим т-РНК, по и-РНК находим по таблице аминокислоты). 2) Даются антикодоны т-РНК. Найти две цепи ДНК, число А,Г,Ц,Т в двух цепях. (решение: по антикодонам находим и-РНК, по ней-1 цепь ДНК, по ней-2 цепь ДНК, считаем число АГЦТ.) 3) Дается цепь ДНК. Найти цепь т-РНК, и аминокислоту которая переносит эта т-РНК. (решение: находим комплементарно цепь т-РНК, в ней антикодон т-РНК (обычно указывается какой триплет), по антикодону находим кодон и-РНК и по нему в таблице находим аминокислоту). 4) Дается цепь ДНК и какая-то генная мутация (выпадение, удвоение нуклеотидов). Объяснить что произойдет. ( решение: по ДНК находим и-РНК в норме. Находим аминокислоты по таблице. Находим и-РНК после мутации, находим аминокислоты. Смотрим как изменится белок. Обязательно указываем, что происходит генная мутация., удлинится или укоротится белок). 5) Дается и-РНК и генная мутация – замена аминокислот. Найти мутированную и-РНК. Изменится или нет белок? (решение: находим по и-РНК аминокислоты белка в норме. По таблице находим кодоны замененных аминокислот. Находим мутированную и-РНК и мутированный белок.) 6) Дается число аминокислот в белке. Найти число нуклеотидов в гене. Длину белка и гена или массу белка и гена. (длина и масса аминокислоты и нуклеотида даются в задачах). Сравнить длину или массу белка и гена. (решение: число аминокислот умножаем на 3, находим число нуклеотидов в гене. Умножая число аминокислот и нуклеотидов на длину или массу одной аминокислоты или нуклеотида находим длину или массу белка и гена. Сравниваем длину и массу). 7) Дается число т-РНК. Найти число нуклеотидов или кодонов в и-РНК, число аминокислот в белке. (решение: число т-РНК равно числу аминокислот в белке и числу кодонов в и-РНК. Число аминокислот умножаем на 3 находим число нуклеотидов в и-РНК.) 8) Дается число АГЦТ в одной цепи ДНК. Найти их число в 2-х цепях и число аминокислот в белке. (решение: А=Т, Г=Ц, находим число АГЦТ в двух цепях. Белок кодируется ТОЛЬКО НА 1 ЦЕПИ ДНК. Поэтому находим общее число нуклеотидов в одной цепи и делим на 3 – это число аминокислот в белке.)

1) Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов ГТГТАТГГААГТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода

Решение:

Цепь ДНК: ГТГ--ТАТ--ГГА--АГТ

И-РНК: ЦАЦ- АУА- ЦЦУ-УЦА;

Т-РНК: ГУГ, УАУ, ГГА, АГУ;

Аминокислоты: гис- иле- про- сер

Ответ:1) последовательность нуклеотидов на иРНК: ЦАЦ-АУА-ЦЦУ-УЦА;

2) антикодоны т-РНК: ГУГ, УАУ, ГГА, АГУ;

3) последовательность аминокислот в молекуле белка: гис-иле-про-сер.

2)Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АТА-ГЦТ-ГАА-ЦГГ-АЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.Решение:1) Участок ДНК: АТА -ГЦТ-ГАА-ЦГГ-АЦТ. Участок т-РНК: УАУ-ЦГА-ЦУУ-ГЦЦ-УГА Кодоны и-РНК: АУА-ГЦУ-ГАА-ЦГГ-АЦУ2) Нуклеотидная последовательность антикодона ЦУУ (третий триплет) соответствует кодону на и- РНК - ГАА; 3) По таблице генетического кода этому кодону ГАА соответствует аминокислота ГЛУ, которую будет переносить данная тРНК.

3)В биосинтезе белка участвовали т-РНК с антикодонами: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин, гуанин, тимин, цитозин в двухцепочечной молекуле ДНК.

Ответ:1) Антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК, а последовательность нуклеотидов и-РНК комплементарна одной из цепей ДНК.

2) т-РНК: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ

и-РНК: ААУ-ЦЦГ-ГЦГ-УАА-ГЦА

1 цепь ДНК: ТТА-ГГЦ-ЦГЦ-АТТ-ЦГТ

2 цепь ДНК: ААТ-ЦЦГ-ГЦГ-ТАА-ГЦА.

3) В молекуле ДНК А=Т= 7, число Г=Ц= 8.

4)Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ЦАТ- ГГЦ- ТГТ – ТЦЦ – ГТЦ… Объясните, как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение четвертого триплета нуклеотидов в цепи ДНК? По таблице генетического кода найдите аминокислоты в составе белка.

Ответ:1)Новая цепь ДНК будет: ЦАТ- ГГЦ- ТГТ – ТЦЦ - ТЦЦ – ГТЦ.

2)Структура и-РНК будет: ГУА – ЦЦГ – АЦА – АГГ – АГГ – ЦАГ.

3)Произойдет удлинение молекулы белка на одну аминокислоту.

4)Молекула белка будет состоять из аминокислот: вал – про – тре – арг – арг – глн.

5)Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.

Ответ: 1)Согласно принципу комплементарности во второй цепи ДНК содержится нуклеотидов: в двух цепях ДНК содержится нуклеотидов: А – 400, Т – 400, Ц – 350, Г – 350;

2)Информацию о структуре белка несет одна из двух цепей, число нуклеотидов в одной цепи ДНК равно 300 + 100 + 150 + 200 = 750;

3)Одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, поэтому в белке должно содержаться 750 : 3 = 250 аминокислот.

6)В молекуле ДНК находится 140 нуклеотидов с тимином, что составляет 5% от их общего числа. Определите сколько нуклеотидов с гуанином, цитозином, аденином содержится в отдельности в молекуле ДНК и объясните полученные результаты.

Ответ:1)В молекуле ДНК тимин комплементарен аденину, поэтому в ней 140 нуклеотидов с аденином ( 5 %).

2)Оставшиеся 90% составляет гуанин и цитозин, т.е. всего 2520 нуклеотидов. (140 х 90): 5=2500

3)Количество гуанина равно количеству цитозина, поэтому нуклеотидов с гуанином – 1260, с цитозином – тоже 1260.

7)В процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

Ответ:1) одна тРНК транспортирует одну аминокислоту, следовательно 30 тРНК соответствуют 30 аминокислотам, и белок состоит из 30 аминокислот;2) одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, значит 30 аминокислот кодируют 30 триплетов;3) количество нуклеотидов в гене, кодирующем белок из 30 аминокислот, 30 х 3 = 90.

8)Известно, что в нуклеиновых кислотах расстояние между соседними нуклеотидами равно 0,34 нм, молекулярный вес одной аминокислоты приблизительно равно 100а.е.м. Молекулярный вес исследуемого пептида равен 5000а.е.м. Определите число т-РНК, участвующих в синтезе белка. Укажите число нуклеотидов, кодирующих данный белок и ее длину. Определите количество нуклеотидов отрезка молекулы ДНК, содержащего информацию о данном пептиде. Ответ поясните.

Ответ: 1) По условию масса пептида 5000 а.е.м , то есть он состоит из 50 молекул аминокислот.

2) Кол-во Т-РНК равно 50, так как одна Т-РНК переносит одну аминокислоту. Тогда в И-РНК содержится 150 нуклеотидов, так как одна аминокислота кодируется 3-мя нуклеотидами.

3) Длина и-РНК: 150 * 0,34 нм = 51 нм Кол-во нуклеотидов на участке ДНК столько же, сколько и в И-РНК, т.е. 150.

9)Участок молекулы ДНК имеет следующий состав: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Перечислите не менее 3-х последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина на цитозин (Ц).

Ответ:1) Произойдет генная мутация – изменится кодон третьей аминокислоты;

2) В белке может произойти замена одной аминокислоты на другую, в результате изменится первичная структура белка;

3) Могут измениться все остальные структуры белка, что повлечет за собой появление у организма нового признака.

10)Полипептид состоит из 20 аминокислот. Определите число нуклеотидов на участке гена, который кодирует первичную структуру этого полипептида, число кодонов на и-РНК, соответствующей этим аминокислотам и число молекул т-РНК, участвующих в биосинтезе этого полипептида.

Ответ: 1)Ген состоит из 60 нуклеотидов, так как одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. (20 х3 =60). 2) Число кодонов на и-РНК – 20, так как одна аминокислота кодируется одним кодоном. 3)В синтезе полипептида участвует 30 молекул т-РНК, так как одна т-РНК транспортирует к рибосомам одну аминокислоту.

11)Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты — 110, а нуклеотида — 300. Ответ поясните.

Ответ:1)Генетический код триплетен, значит, белок, содержащий 100 аминокислот, кодируют 300 нуклеотидов.2) Молекулярная масса белка 100 х 110=11000, молекулярная масса гена: 300 х 300=90 000.3)Участок ДНК (ген) тяжелее, чем кодируемый им белок в 8 раз (90 000 : 11 000 = 8,1).

12)В результате мутации во фрагменте молекулы белка аминокислота фенилаланин (фен) заменилась на лизин (лиз). Определите аминокислотный состав фрагмента молекулы нормального и мутированного белка и фрагмент мутированной иРНК, если в норме иРНК имеет последовательность: ЦУЦГЦААЦГУУЦААУ. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Ответ: 1) иРНК в норме: ЦУЦ-ГЦА-АЦГ-УУЦ-ААУ

нормальный белок: лей- ала- тре -фен -асн