Как определить длину гена по цепи днк

Как правильно записать генетическую информацию, работа с таблицей генетического кода

Составление цепочки аминокислот первичной стуктуры закодированного белка

Задача 145.
В какой последовательности будут располагаться нуклеотиды во транскрибируемой цепи ДНК и в иРНК, если смысловая цепочка ДНК имеет следующий состав:
3′ ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′
Используя таблицу генетического кода, составьте цепочку аминокислот первичной стуктуры закодированного белка. Запишите кодоны тРНК, кодирующие эти аминокислоты.
Решение:
1. По принципу комплементарности (Г = Ц, А = Т) смысловой ДНК следующего вида 3’ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′ выставим нуклеотдную последовательность во транскрибируемой цепи ДНК, получим:

Смысловая цепь ДНК: 3′ ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′
Транскрибируемая цепь ДНК: 5′ АТГ-ЦЦА-ТАТ-ЦГЦ-ГАА-ТТЦ-ГГА-ГТА-ТАГ 3′

2. На основе кода транскрибируемой (матричной) цепи ДНК строим иРНК также пользуясь принципом комплементарности (А-У, Г-Ц), разбивая ее на триплеты (кодоны):

мДНК: 5′ АТГ-ЦЦА-ТАТ-ЦГЦ-ГАА-ТТЦ-ГГА-ГТА-ТАГ 3′
иРНК: 3′ УАЦ-ГГУ-АУА-ГЦГ-ЦУУ-ААГ-ЦЦУ-ЦАУ-АУЦ 5′

Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами, получим:

тирозин-глицин-изолейцин-аланин-лейцин-лизин-пролин-гистидин-изолейцин.

3. К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями (кодон=антикодон) тоже по принципу комплементарности. Запишем кодоны тРНК, получим:

иРНК: 3′ УАЦ-ГГУ-АУА-ГЦГ-ЦУУ-ААГ-ЦЦУ-ЦАУ-АУЦ 5′
тРНК: 5′ АУГ-ЦЦА-УАУ-ЦГЦ-ГАА-УУЦ-ГГА-ГУА-УАГ 3′

Задача 146.
Покажите порядок аминокислот в белке, если известно, что и-РНК, по которой он строится, имеет следующую последовательность нуклеотидов:
ААГЦААГУУАЦААГУУУЦ.
Решение:
Разбиваем цепь иРНК на триплеты (кодоны): ААГ-ЦАА-ГУУ-АЦА-АГУ-УУЦ. Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:

лизин- глутамин — валин — треонин — серин — фенилаланин.

Определение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК или РНК

Задача 147.
Одноцепочный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА. Какой будет структура этой ДНК после репликации?
Решение:
Репликация — удвоение (копирование) молекулы ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) — в Ц (цитозин).
Тогда можно записать:

1-я цепь ДНК: ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА
2-я цепь ДНК: ГЦАЦТАЦТАЦТТЦЦААЦАТ

Задача 148.
1. Каков нуклеотидный состав ДНК, если в и-РНК содержится гуанина — 9%, аденина — 23%, урацила — 27%?
Решение:
Так как иРНК одноцепочечная, то, если в ней содержится гуанина — 9%, аденина — 23%, урацила — 27%, значит цитозина будет содержаться 41% (100% — 9% — 23% -27% = 41).
Зная, что молекула иРНК комплементарна одной цепи ДНК, можно посчитать содержащиеся в этой цепи нуклеотиды: 23% аденина в иРНК соответствует 23% тимина в ДНК, 9% гуанина в иРНК соответствует 9% цитозина в ДНК, 41% цитозина в иРНК соответствует 41% гуанина в ДНК, 27% урацила в иРНК соответствует 27% аденина в ДНК.
Теперь по принципу комплементарности можно посчитать нуклеотиды во второй цепи ДНК. Если в первой цепи 23% тимина, то во второй цепи будет 22% аденина (Т = А),
если в первой цепи 9% цитозина, то во второй цепи будет 9% гуанина (Ц = Г), соответственно во второй цепи будет 41% цитозина напротив Г (Г = Ц) и 27% Т напротив А (А = Т).
Теперь можно посчитать нуклеотиды в двух цепях: А = 27% в первой цепи + 23% во второй цепи = 50%, Т = А тоже 50%, Г = 41% в одной цепи + 9% во второй цепи = 50%, значит Ц тоже будет 50%.

Ответ: А = 50%, Т = 50%, Г= 50%, Ц = 50%.

Определение длины и массы участка ДНК или РНК

Задача 149.
Определите длину отрезка молекулы ДНК, состоящей из 100 пар нуклеотидов. В ответе запишите только соответствующее число.
Решение:
Известно, что длина одного нуклеотида равна 0,34 нм. Значит, длина ДНК будет 100 х 0,34 нм = 34 нм.

Задача 150.
Фрагмент кодирующей цепи гена мыши содержит 1850 нуклеотидов. Кодирующая часть данного фрагмента 15 гена содержит 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов. Определите: 1) длину данного фрагмента ДНК 2) процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой и-РНК.
Решение:
1. Так как общее число нуклеотидов фрагмента кодирующей цепи гена мыши равно 1850, то зная длину нуклеотида в цепи, можно вычислить длину ДНК:
1850 х 0,34 нм = 629 нм.
2. Кодирующая часть данного фрагмента 15 гена содержит 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов, а число цитозиновых нуклеотидов рассчитаем:
1860 — 300 — 200 — 100 = 1250. Зная, что молекула иРНК комплементарна одной цепи ДНК, можно посчитать содержащиеся в этой цепи число нуклеотидов каждого вида:

300 аденила в ДНК соответствует 300 урацила в иРНК, 200 тимнана в ДНК соответствует 200 аденина в иРНК, 100 гуанина в ДНК соответствует 100 цитозинам в иРНК, 1250 цитозина в ДНК соответствует 1250 гуанина в иРНК.
Теперь можно посчитать нуклеотиды в цепи иРНК:

У = 16,2 [(300 . 100%)/1850 = 16,2%];
А = 10,8 [(200 . 100%)/1850 = 10,8%];
Ц = 5,4 [(100 . 100%)/1850 = 5,4%];
Г = 67,6 [(1250 . 100%)/1850 = 67,6%].

Задача 151.
Достроить вторую нить ДНК по принципу комплиментарности. Определить в процентном соотношении количество А-? Т-? Ц-? Г-? Фрагмент нити ДНК: АЦГЦАЦЦГЦЦАГЦГЦ.
Решение:
1-я цепь молекулы ДНК комплементарна второй (А — Т, Г — Ц). Используя правило комплементарности, в соответствии с кодом правой цепи ДНК записываем нуклеотиды 2-й цепи, получим:

1-я цепь ДНК: АЦГЦАЦЦГЦЦАГЦГЦ
2-я цепь ДНК: ТГЦГТГГЦГГТЦГЦГ

Пдсчитаем общее количество нуклетидов, а также количество аденинов в молекуле ДНК, получим:
общее число нуклеотидов — 30;
аденинов (А) — 3, что составляет 10% от общего числа нуклеотидов в молекуле ДНК [(3 . 100%)]/30 = 10%.

Согласно принципу комплементарности аденин всегда стоит в паре с тимином, значит их количество одинаково, т.е. А = Т = 10%, а вместе они составляют 20%.
Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% — 20% = 80%. Поскольку гуанин всегда находится в паре с цитозином, то Г = Ц = 80%, а на каждого из них приходится 80 : 2 = 40%.

Задача 152.
Участок молекулы белка включает следующие аминокислоты: -лей-вал-сер-алан-. Какова масса участка одной цепи гена, кодирующей данный белок, если масса одного нуклеотида равна 350?
Решение:
Каждая аминокислота кодируется кодоном иРНК, состоящим из трех нуклеотидов (триплет), поэтому участок молекулы белка из четырех аминокислот кодируется 12 нуклеотидами: 4 . 3 = 12. Если масса одного нуклеотида равна 350 а.е.м. (атомных единиц массы), то молекулярная масса 12 нуклеотидов равна: 4200 а.е.м. (350 . 12 = 4200).

Задача 153.
Какие т-РНК (c какими антикодонами) участвуют в синтезе белка по матрице, следующей иРНК: ААААЦАГУУАЦА?
Решение:
Разобьем иРНК на триплеты: ААА-АЦА-ГУУ-АЦА. К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными
связями (кодон=антикодон) тоже по принципу комплементарности. Каждый триплет тРНК приносит определенную аминокислоту, согласно генетическому коду. Цепь аминокислот и есть синтезируемый белок. Антикодоны тРНК пишутся через запятую. Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:

иРНК: ААА-АЦА-ГУУ-АЦА
тРНК: УУУ,УГУ,ЦАА,УГУ

Источник

Примеры решения задач по молекулярной биологии

Пример №1

Некодирующая цепь ДНК имеет следующее строение:

А) аминокислотный состав кодируемого белка этой ДНК

в) длину соответствующего гена

Решение

В задаче четко сказано, что у нас есть некодирующая цепь ДНК, поэтому сначала находим кодирующий (по принципу комплементарности Чаргаффа), с которого информацию будет переписывать иРНК:

ДНК(к): АЦЦ – АГЦ – ТТТ – ЦТТ – АЦГ

иРНК: УГГ – УЦГ – ААА – ГАО – УГЦ

Теперь берем таблицу генетического кода и находим последовательность аминокислот в белке:

белок: три – сэр – лез – глу – цис

Имея иРНК, можем теперь найти антикодоны тРНК:

Б) тРНК: АЦЦ, АГЦ, УУУ, ЦУУ, АЦГ (комы между антикодонами ставим по той причине, что это отдельные молекулы, а не как иРНК – одна)

В) чтобы определить длину гена, считаем количество нуклеотидов ДНК (НО ТОЛЬКО В 1 ЛАНЦЮЗЕ, потому что они идут антипараллельно вместе) и умножаем на 0,34 нм (расстояние между 2 соседними нуклеотидами):

15*0,34 нм = 5,1 нм (длина гена)

Г) для массы гена необходимо знать количество нуклеотидов (в 2 ЦЕПАХ ОБЯЗАТЕЛЬНО) и умножить на массу 1 нуклеотида:

Пример №2

Относительная молекулярная масса белка – 68400. Определите длину и массу гена, кодирующего этот белок.

Решение

Чтобы знать массу или длину гена, прежде всего, нужно знать количество в нем нуклеотидов. Можно их найти, зная количество аминокислот:

68 400 : 100 = 684 аминокислот (делим на 100, потому что это масса 1 аминокислоты)

Когда мы ищем аминокислоты, то берем для этого таблицу генетического кода и комбинируем 3 нуклеотида иРНК. Поэтому

684*3 = 2052 нуклеотиды (иРНК)

А ДНК, в отличие от иРНК, имеет 2 цепи, поэтому:

2052*2=4104 нуклеотиды (ДНК, 2 цепи)

И длину (помним, что для длины мы берем только количество нуклеотидов в 1 цепи)^

2052*0,34 нм = 697,68 нм (длина гена)

Пример №3

Фрагмент одной из цепей молекулы ДНК имеет следующий нуклеотидный состав: ГГЦААТГЦАТ. Какое количество водородных связей появляется меж нуклеотидами приведенного фрагмента? Сколько данный фрагмент ДНК имеет фосфодиэфирные связи?

Решение

Вспомним, что водородные связи возникают между комплементарными нуклеотидами 2 цепей. Поэтому дописываем 2 цепь ДНК и учитываем, что между аденином и тимином имеются 2 связки, а между гуанином и цитозином — 3:

Добавляем: 25 водородных связей.

Фосфодиэфирные связи имеются между соседними нуклеотидами в пределах каждой цепи.

1 цепь имеет 10 нуклеотидов, следовательно фосфодиэфирных связей в нем – 9, а поскольку ДНК имеет 2 цепи, поэтому их будет – 18.

Пример №4

Фрагмент молекулы ДНК содержит 23% гуаниловых нуклеотидов. Определите (в процентах) содержание других нуклеотидов в приведенном фрагменте молекулы ДНК.

Решение

По правилу комплементарности, можно сказать, что если Г=23%, то и Ц=23%

Следовательно, на А и Т приходится: 100% – 46% = 54%

Пример №5

Длина фрагмента ДНК – 510 нм. Определить число азотистых оснований и РНК. Сколько времени будет продолжаться синтез белка на рибосоме?

Решение

Зная длину гена, можно определить сколько в нем есть нуклеотидов:

510 : 0,34 нм = 1 500 нуклеотидов (ТОЛЬКО в 1 ЦЕПИ)

Следовательно, иРНК тоже имеет 1500 нуклеотидов (у нее есть 1 цепь)

Вспомним, что у каждого нуклеотида 3 компонента (пенотоза, фосфатный остаток и азотистое основание). Следовательно, в 1 нуклеотиде имеется 1 азотистое основание.

Поэтому иРНК имеет 1500 азотистых оснований.

1 Аминокислоту кодирует триплет иРНК. Определяем количество аминокислот (их в 3 раза меньше нуклеотидов в иРНК):

Время синтеза белка: 500*0,2 с = 100 секунд

Надеюсь, что эта статья была для вас информативной и полезной.

Источник