Молекулярная масса одной аминокислоты в среднем – 100

Задачи по молекулярной биологии.

Молекулярную массу низкомолекулярных кислот белков можно вычислить по данным аминокислотного состава. По данным элементарного и аминокислотного состава вначале вычисляют минимальную молекулярную массу по формуле:

М min = а/в х 100,

где М – минимальная молекулярная масса белка, а – атомная или молекулярная масса компонента, в – процентное содержание компонента.

Зная число атомов металла или аминокислотных остатков в молекуле, можно рассчитать истинную молекулярную массу данного белка, умножив минимальную молекулярную массу на число компонентов.

Молекулярная масса, состав белков и нуклеиновых кислот.

Задача.1. Гемоглобин человека содержит 0,34 % железа (Fe). Вычислите минимальную молекулярную массу гемоглобина.

Решение: Атомная масса железа 56. Поскольку в гемоглобине не может содержаться менее одного атома железа, то минимальную молекулярную массу белка можно рассчитать, составив пропорцию:

0,34---------100%

56 ----------Х%

Следовательно, Х=56 х 100/0.34=16471

Ответ : 16471

Задача.2.Альбумин сыворотки крови человека имеет молекулярную массу 68400. Определите общее число аминокислотных остатков в молекуле определенного белка.

Решение. Определяем общее количество аминокислотных остатков, принимая среднюю молекулярную массу одного аминокислотного остатка за 100: 68400/100=684

Ответ : 684

Задача.3.В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 18%. Определите процентное содержание других нуклеотидов, входящих в молекулу ДНК.

Решение: Используем 1-е и 2-е правила Чаргаффа: 1) А=Т, 2) Г=Ц. Отсюда следует, что гуаниновых нуклеотидов 18%. На долю А+Т приходится: 100 – (18+18)=64%. Адениловые и тимидиловые нуклеотиды в отдельности составляют: 64/2=32%.

Ответ : 32% .

Редупликация ДНК и трансляция и-РНК.

Задача.1. Участок одной из цепей ДНК имеет такую нуклеотидную последовательность : ТГАТТЦАГААГЦАТАЦЦ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепи.

Решение: Согласно принципу комплементарности (А-Т, Г-Ц) последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК будет следующей: АЦТААГТЦТТЦГТАТГГ.

Ответ : АЦТААГТЦТТЦГТАТГГ.

Задача.2. Один из участков цепи молекулы ДНК имеет такую нуклеотидную последовательность : АГГЦАТЦАТАГЦЦГ. Какое строение будет иметь двух цепочечный участок молекулы ДНК?

Решение: Согласно принципу комплементарности (А-Т, Г-Ц) последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК будет следующей:

ТЦЦГТАГТАТЦГГЦ.

Ответ: ТЦЦГТАГТАТЦГГЦ.

Задача 3. Участок молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

3 АТГЦТАГЦТГАТГЦТТАА 5

5 ТАЦГАТЦГАЦТАЦГААТТ 3

Постройте участок информационной РНК, транскрибируемый на этой молекуле ДНК.

Сколько кодонов он включает?

Решение: Синтез и-РНК (транскрипциия) на ДНК- матрица идет всегда с одной цепочки,

начинающейся с 5 конца, 6 кодонов.

Особенности генетического кода.

Генетический код в настоящее время расшифрован для всех 20 аминокислот и составлен по и-РНК в виде таблицы 1.

Сокращенные обозначения аминокислот:

Ала – аланин, Арг – аргинин, Аспн – аспарагин, Асп – аспарагиновая кислота, Вал – Валин, Гис – гистидин, Гли – глицин, Глун – глутамин, Глу - глутаминовая кислота, Илей – изолейцин, Лей – лейцин, Лиз – лизин, Мет – метионин, Про – пролин, Сер – серин, Тир – тирозин, Тре – треонин, Три – триптофан, Фен – фенилаланин, Цис – цистеин.

Генетический код триплетный, то есть каждую аминокислоту кодирует три рядом стоящих нуклеотида (кодон).

Таблица 1.

Генетический код.

Первая буква кодона.	Вторая буква кодона.	Третья буква кодона.
	У	Ц	А	Г
У	УУУ Фен УУЦ Фен УУА Лей УУГ Лей	УЦУ Сер УЦЦ Сер УЦА Сер УЦГ Сер	УАУ Тир УАЦ Тир УАА «Охра» УАГ «Янтарь»	УГУ Цис УГЦ Цис УГА Бессм УГГ Три	У Ц А Г
Ц	ЦУУ Лей ЦУЦ Лей ЦУА Лей ЦУГ Лей	ЦЦУ Про ЦЦЦ Про ЦЦА Про ЦЦГ Про	ЦАУ Гис ЦАЦ Гис ЦАА Глун ЦАГ Глун	ЦГУ Арг ЦГЦ Арг ЦГА Арг ЦГГ Арг	У Ц А Г
А	АУУ Илей АУЦ Илей АУА Илей АУГ Мет	АЦУ Тре АЦЦ Тре АЦА Тре АЦГ Тре	ААУ Аспн ААЦ Аспн ААА Лиз ААГ Лиз	АГУ Сер АГЦ Сер АГА Арг АГГ Арг	У Ц А Г
Г	ГУУ Вал ГУЦ Вал ГУА Вал ГУГ Вал	ГЦУ Ала ГЦЦ Ала ГЦА Ала ГЦГ Ала	ГАУ Асп ГАЦ Асп ГАА Глу ГАГ Глу	ГГУ Гли ГГЦ Гли ГГА Гли ГГГ Гли	У Ц А Г

1. Триплеты УАА, УАГ, УГА не кодируют аминокислот, и их называют бессмысленными, однако они выполнят важную функцию – служат сигналом о прекращении синтеза белка.

2 . Универсальность - единый принцип кодирования наследственной информации у всех живых организмов.

3. Ге6нетический код не перекрывающиеся, то есть один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух соседних триплетов.

4. Генетический код вырожден (избыточность) - то есть одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими триплетами.

5. Специфичность - один кодон (триплет) кодирует только одну аминокислоту.

Код характеризуется тем, что чтение его всегда начинается с определенного пункта и считывается без запятых, то есть если произойдет выпадение нуклеотида, то при считывании кодона место займет ближайший нуклеотид из соседнего кодона. Отсюда изменится весь порядок считывания.

Задача.1. Начало цепи одной из фракций гистона НЗ, выделенного из тимуса быка, имеет следующую аминокислотную последовательность : Ала-Арг-Тре-Лиз-. Какова возможная структура начальных фрагментов и-РНК и двухцепочечной ДНК?

Решение: По таблице 1 находим, что указанные аминокислоты гистона НЗ кодируется триплетами: ГЦЦ-ЦГЦ-АЦЦ-ААГ. По принципу комплементарности устанавливаем строение соответствующего участка молекулы ДНК.

Цепь и-РНК: ГЦЦ-ЦГЦ-АЦЦ-ААГ

Первая цепь ДНК: ЦГГ-ГЦГ-ТГГ-ТТЦ

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

Вторая цепь ДНК: ГЦЦ-ЦГЦ-АЦЦ-ААГ.

Задача.2. У больных серповидной анемией в молекуле гемоглобина глютаминовая кислота замещена на Валин. Чем отличается ДНК, больного серповидной анемией, от ДНК здорового человека?

Решение. Находим триплеты на и-РНК, кодирующие глютаминовую кислоту и валин, а по ним – нуклеотидный состав ДНК:

Здоровый человек Больной человек

Аминокислоты Глу Вал

Кодоны и-РНК ГАА ГУУ

ЦТТ ЦАА

. . . . . .

. . . . . .

Состав ДНК ГАА ГТТ

Задача.3.Какое изменение молекулы ДНК сильнее повлияет на строение белка: выпадение одного нуклеотида из триплета или целого триплета?

Решение. В качестве примера возьмем какой-либо участок цепи ДНК, несущий информацию о строении определенного пептида, и проанализируем его строение при возможных ситуациях.

а) при нормальном строении ДНК.

Цепь ДНК: …АГГ-ТГГ-ЦТЦ-ЦТГ-Г…

Цепь и-РНК:…УЦЦ-АЦЦ-ГАГ-ГАЦ-Ц…

Пептид -Сер -Тре -Глу -Асп-

б) при выпадении из цепи ДНК одного нуклеотида. Допустим, выбит первый нуклеотид второго триплета (Т) .

Цепь ДНК: …АГГ-ГГЦ-ТЦЦ-ТГГ…

Цепь и-РНК:…УЦЦ-ЦЦГ-АГГ-АЦЦ…

Пептид -Сер -Про -Арг -Тре-

в) при выпадении целого триплета из цепи ДНК. Допустим, выбит второй триплет (-ТГГ-).

Цепь ДНК: …АГГ…-…ЦТЦ-ЦТГ-Г…

Цепь и-РНК:…УЦЦ…-…ГАГ-ГАЦ-Ц…

Пептид -Сер …-… -Глу -Асп-

Таким образом, при выпадении одного нуклеотида из цепи ДНК изменяется полностью аминокислотный состав белковой молекулы. Исключение целого триплета приводит к выпадению лишь одной аминокислоты. При этом последовательность всех остальных аминокислот в белковой цепи сохраняется.

Примечание:

Молекулярная масса одной аминокислоты в среднем – 100.