Лабораторная работа 1. Решение задач на редупликацию, транскрипцию, трансляцию

Ход работы

1. Решите задачи.

1. Одна из цепочек ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГТ АЦЦ ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ ... Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?

Решение. По принципу комплементарности достраиваем вторую цепочку (А–Т, Г–Ц). Она будет выглядеть так: ТЦА ТГГ ЦТА ТГА ГЦТ AAA ТГЦ ...

2. Участок одной цепи ДНК имеет следующее строение: ТТА ААГ ТЦЦ ГГА. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепи участка ДНК.

3. Участок одной цепи молекулы ДНК состоит из следующих нуклеотидов: ААГ ТЦТ ГГА ТТА ААГ ТЦЦ ГГА. Запишите строение соответствующего участка второй цепи той же молекулы ДНК. Определите процентное содержание всех нуклеотидов этого участка молекулы ДНК.

4. Участок одной цепи молекулы ДНК состоит из следующих нуклеотидов: ГГЦ АТГ ГГГ АТА ЦЦГ ТТТ ААА. Запишите строение соответствующего участка второй цепи той же молекулы ДНК. Определите процентное содержание всех нуклеотидов этого участка молекулы ДНК.

5. Определите количество водородных связей во фрагменте ДНК, одна из цепей которого имеет вид: ГТЦ АТГ ГАТ АГТ ЦЦ ТАТ.

6. Определите количество водородных связей во фрагменте ДНК, одна из цепей которого имеет вид: ТЦГ АГТ АЦЦ ТАТГАТ ЦЦЦ

7. В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 20%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.

8. В одной цепи ДНК содержится 28,6% тимидиловых азотистых оснований. Определите процентное содержание гуаниловых, адениловых, цитидиловых оснований в этой ДНК.

9. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 5760 нуклеотидов, из них 1125 тимидиловых нуклеотидов. Определите количество адениловых, гуаниловых и цитидиловых нуклеотидов в данном фрагменте молекулы ДНК.

10. В молекуле ДНК содержится 600 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 30% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определите количество других нуклеотидов в данном фрагменте ДНК.

11. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 1000 нуклеотидов, из которых 23 % приходится на долю адениловых нуклеотидов. Определите количество других нуклеотидов в данном фрагменте ДНК.

12. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 2000 нуклеотидов, из них 18% приходится на долю гуаниловых нуклеотидов. Определите количество других нуклеотидов в данном фрагменте ДНК.

13. Фрагмент молекулы ДНК содержит 570 тимидиловых нуклеотидов, что составляет 32,5% от общего их количества. Определить количество нуклеотидов в данном фрагменте ДНК.

14. Определите последовательность нуклеотидов иРНК, синтезированную с правой цепи фрагмента молекулы ДНК, если её левая цепь имеет следующую последовательность: AAA ЦГА ГТТ ГГА ТТЦ ГТГ.

15. Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность ТГА АЦТ ГАГ ГТЦ ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов иРНК транскрибируемой с данного фрагмента ДНК.

16. Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность ГЦА ГТЦ АТТ АГГ ГЦА. Определите последовательность нуклеотидов иРНК, транскрибируемой с данного фрагмента ДНК.

17. Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность ТТТ ГАЦ ГГА ТЦЦ АТА. Запишите последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК и определите последовательность нуклеотидов иРНК, транскрибируемой с данного фрагмента ДНК.

18. Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет следующую последовательность АГА ЦТТ АГЦ ТЦА ГТЦ. Запишите последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК и определите последовательность нуклеотидов иРНК, транскрибируемой с данного фрагмента ДНК.

19. Фрагмент молекулы ДНК включает 450 пар нуклеотидов. Сколько аминокислот закодировано в нём?

20. Одноцепочечный фрагмент молекулы ДНК содержит информацию о 750 аминокислотах. Какова длина этого фрагмента?

21. Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором закодирован белок, состоящий из 100 аминокислот? Какова относительная молекулярная масса и длина этого гена?

22. Определите длину гена, кодирующего инсулин, если известно, что в его состав входит 51 аминокислотный остаток.

23. Определите длину молекулы ДНК, если в ней закодирована информация о белке, состоящим из 120 аминокислот, при этом на долю кодирующих нуклеотидов приходится не более 30%.

24. Длина фрагмента ДНК равна 4896 нм. Сколько белковых молекул, состоящих в среднем из 200 аминокислотных остатков, закодированных в данном фрагменте?

25. Большая из двух цепей белка инсулина (так называемая цепь В) начинается со следующих аминокислот: фенилаланин – валин –аспарагин – глутаминовая кислота – гистидин – лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.

Решение. Поскольку одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, точную структуру иРНК и участка ДНК определить невозможно, структура может варьировать. Используя принцип комплементарности нуклеотидов, и таблицу генетического кода (табл. 1) получаем один из вариантов:

Цепь белка	Фен	Вал	Асн	Глу	Гис	Лей
иРНК	УУУ	ГУУ	ААУ	ГАА	ЦАЦ	УУА
ДНК	1-я цепь	ААА	ЦАА	ТТА	ЦТТ	ГТГ	ААТ
2-я цепь	ТТТ	ГТТ	ААТ	ГАА	ЦАЦ	ТТА

26. Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: ЦГГ ЦГЦ ТЦА AAA ТЦГ... . Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвертого нуклеотида?

Решение. Используя принцип комплементарности соединения оснований водородными связями и таблицу генетического кода, делаем все как в предыдущей задаче:

Цепь ДНК	ЦГГ	ЦГЦ	ТЦА	AAA	ТЦГ
иРНК	ГЦЦ	ГЦГ	АТУ	УУУ	АГЦ
Аминокислоты цепи белка	Ала – Ала – Сер – Фен – Сер

При удалении из гена четвертого нуклеотида – Ц произойдут заметные изменения – уменьшится количество и состав аминокислот в белке:

Цепь ДНК	ЦГГ	гцт	ЦАА	ААТ	ЦГ
иРНК	ЩЦ	ЦГА	ГУУ	УУА	ГЦ
Аминокислоты цепи белка	Ала – Apr – Вал – Лей –

27. При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны в иРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, ГУУ, АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони, если у здорового человека в моче содержатся аминокислоты аланин, серии, глутаминовая кислота и глицин.

Решение. Используя таблицу генетического кода, определим аминокислоты, которые кодируются указанными триплетами. Это изолейцин, валин, метионин, серии, лейцин, тирозин, валин, изолейцин. Таким образом, в моче больного только одна аминокислота (серии) такая же, как у здорового человека, остальные шесть – новые, а три, характерные для здорового человека, отсутствуют.

28. Фрагмент одной цепи молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ГГЦ ТЦГ ГТЦ ААЦ ТТА ГЦТ. Определите последовательность аминокислот в полипептидной цепи белка.

Таблица 1.

Генетический код

Первое основание	Второе основание	Третье основание
У (А)	Ц (Г)	А (Т)	Г (Ц)
У (А)	Фен Фен Лей Лей	Сер Сер Сер Сер	Тир Тир – –	Цис Цис – Три	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
Ц (Г)	Лей Лей Лей Лей	Про Про Про Про	Гис Гис Глн Глн	Арг Арг Арг Арг	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
А (Т)	Иле Иле Иле Мет	Тре Тре Тре Тре	Асн Асн Лиз Лиз	Сер Сер Арг Арг	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)
Г (Ц)	Вал Вал Вал Вал	Ала Ала Ала Ала	Асп Асп Глу Глу	Гли Гли Гли Гли	У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)

Таблица 2.