Матеріали для 10 класу

Грайка

Інформація про білки

Завдання 18.10 Граємось

Матеріали дотеми: "Віруси"Посилання на статтю

БІОЛОГІЧНІ ЗАДАЧІ, ПРИКЛАДИ ВИРІШЕННЯ:

Кількісний та якісний склад гену
Існують декілька типів задач:
1. побудова дволанцюгової ДНК;
2. на визначення довжини ДНК за відомою структурою;
3. на визначення кількості та масових часток нуклеотидів є ДНК;
4. на визначення довжини ДНК та кількості нуклеотидів по
молекулярній масі ДНК;
5 комбіновані, які включають різні типи задач.
Довідка: Молекулярна маса одного нуклеотида – 345 дальтон;
лінійні розміри нуклеотида – 0,34 нм.
Типова задача №1. У фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди
розміщені в такій послідовності:
-А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Г-Г-Т-А-Т-.
а) Побудуйте схему дволанцюгової молекули ДНК:
6. Яка довжина цього фрагмента ДНК у нанометрах?
в) Визначте масові частки нуклеотидів у даному фрагменті ДНК?
Розв’язок.
1. Згідно з принципом комплементарності запишемо схему
дволанцюгової ДНК: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т-Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-
Ц-А-Т-А-
2. Кожний нуклеотид має довжину 0,34 нм. Довжина дволанцюгового
фрагмента дорівнює довжині одного ланцюга. У фрагменті 12 пар
нуклеотидів. Отже довжина фрагмента:
0,34х 12 = 4,08 (нм).
3. Визначаємо кількість нуклеотидів у ДНК (всього у 2 ланцюгах - 24
нуклеотида)
А=Т=8;
А+Т=16;

4. Визначаємо масові частки нуклеотидів:
n 323 ланок
110
35500
2
Або іншим шляхом: (А + Т) + (Г+ Ц) = 100%;
(А + Т) = 100-(16,6 + 16,6)
А + Т = 100 – 33,2
А + Т =66,8%
А = Т = 66,8 : 2 = 33,4%
Відповідь: а) Схема ДНК: б) /(ДНК) = 4,08 нм.; в) А = 33,4%; Т =
33,4%; Г = 16,6%; Ц = 16,6%.
8 33,4% ( )
24
100%
4 16,6% ( )
24
100%
А Т
Г

ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО РОЗВ’ЯЗАННЯ:

1. В молекулі ДНК визначена така кількість гуаніловимх
нуклеотидів (Г) – 880, які складають 22% від загальної кількості
нуклеотидів цієї ДНК. Визначте: а) які масові частки нуклеотидів
(окремо) в цій молекулі ДНК; б) яка довжина ДНК?
2. Дано фрагменти одного ланцюга ДНК:
1. ТАТЦГГГГААЦ...
2. ГЦГАТААГЦЦГАТ,..
3. АГЦЦПТААПА..
4. ЦАААТТГГАЦГГГ...
Знайдіть у кожній задачі: а) масові частки нуклеотидів; б) довжину
ДНК; в) структуру другого ланцюга.
3. Довжина фрагмента ДНК – 680 нм. Визначити число азотистих
основ даного фрагмента.
4. фрагмент ланцюга ДНК має такий нуклеотидний склад:
ПТЦАТААЦГЦТ... Визначте: а) послідовність нуклеотиду фрагмента
другого ланцюга молекули ДНК; б) довжину та молекулярну масу цієї
ділянки ДНК.
5. ДНК сперматозоїда людини містить 109 пар азотистих основ.
Визначити довжину ДНК.
6. Фрагмент молекули ДНК містить 560 тимідинових нуклеотидів,
що становить 28% від загального числа нуклеотидів. Визначити число
інших нуклеотидів у даному фрагменті молекули ДНК і довжину
фрагмента.
7. У молекулі ДНК з відносною масою 96000 містяться аденілові
нуклеотиди загальною масою 8625. Визначити число нуклеотидів
кожного виду, якщо молекулярна маса одного нуклеотида 345.
8. Яка довжина фрагменту ДНК, що складається з 30 нуклеотидів ?
9. Скільки і яких видів вільних нуклеотидів необхідно для
редуплікації молекули ДНК, в якій А = 600, а Г = 2400?
10. Фрагмент молекули ДНК містить 440 гуанілових нуклеотидів,
що становить 22% від загальної кількості нуклеотидів. Визначте
довжину даного фрагмента ДНК, якщо довжина одного нуклеотиду –
0,34 нм.
1.4.1.3. Біосинтез білка
Уроки з біосинтезу білка закріплюють основні знання учнів про
структуру та функції білків, ДНК, РНК, АТФ. Для засвоєння теми
найбільш складним є трансляція, роль генетичного коду в цьому
процесі.
Виділяють такі типи задач:
1. на розкодування білка – визначити первинну структуру
білка, запрограмованогов протилежному ланцюгу ДНК;
4
2. на розкодування білка, запрограмованого в цьому ж ланцюгу
ДНК (в цьому випадку другий ланцюг не враховується і не
будується);
3. на визначення триплетів (антикодонів) т-РНК, які беруть
участь у синтезі білка, який шукаємо;
4. на кодування білка – визначення структуру РНК (гена) за
відомою первинною структурою білка;
5. на випадки мутацій;
6. визначення маси і довжини гена;
7. комбіновані задачі на біосинтез білка та структуру ДНК.
Генетична інформація про ознаки організму зосереджена в генотипі
– наборі генів, які є ділянками молекул ДНК і містяться в ядрах клітин.
Різні види рибонуклеїнових кислот (і-РНК, т-РНК, р-РНК) забезпечують
перенесення інформаціїу клітині, транспорт амінокислот іфункціонування рибосом. У багатьох вірусів носієм генетичної
інформації є РНК.
ДНК і РНК – це полінуклеотиди. Мономером ДНК є
дєзоксирибонуклеотид. А мономером РИК – рибонуклеотид. Нуклеотид
складається з трьох частин: пуринової або піримідинової азотистої
основи; моносахариду рибози або дезоксирибози; залишку фосфорної
кислоти.
За назвами азотистих основ відповідно називаються нуклеотиди
(згідно з хімічною номенклатурою (UРАС): А – аденіловий, Г –
гуаніловий, Ц – цитидиловий, Т – тамідиловий, У – уридиловий. ДНК
містить нуклеотиди А, Т, Г, Ц, а РНК – відповідно А, У, Г, Ц. Маса
одного нуклеотиду становить приблизно 345 а.о.м., а у довжину в
ланцюзі він займає 0,34 нм.
Молекула ДНК являє собою правозакручену спіраль, яка
складається з двох ланцюгів нуклеотидів, комплементарне сполучених
один з одним водневими зв’язками А = Т, Г = Ц. За так званими
правилами Чаргаффа: 1. nА = nТ, nЦ = nГ; 2. (nА + nГ) = (nТ + nЦ), де п -
кількість нуклеотидів.
Основні функції ДНК – збереження і передача генетичної
інформації – забезпечуються такими процесами:
- напівконсервативним самоподвоєнням ДНК під час синтетичного
періоду інтерфази (реплікація);
- використанням молекули ДНК як матриці для синтезу
інформаційної та інших видів РНК (транскрипція).
Молекули РНК відіграють головну роль у процесах біосинтезу
поліпептидів і (білків) у клітині. РНК складається з одного
полінуклеотидного ланцюга, у якому нуклеотиди, так само як і в
кожному ланцюзі ДНК, сполучені фосфодиефірними зв’язками між
моносахаридами. Відносно нуклеотидів ланцюга РНК принцип
комплементарності застосовувати не можна, проте молекула РНК єкомплементарною до відповідного фрагмента ДНК, наприклад:
5
3’ЦАТТГЦТАГТТТТАА 5’ – фрагмент ДНК
5’ТТААЦГАТЦААААТТ 3’
3’ЦАУУГЦУАГУУУУАА 5’ – фрагмент і-РНК
Цифрами 3’ і 5’ позначаються відповідні атоми Карбону в
моносахаридах нуклеотидів, Тому ці частини РНК мають назву 3'-
кілець, 5'-кілець.
Транскрипція відбуваються у напрямку від 3'- до 5'-кінця старого
ланцюга. Ці процеси перебігають в ядрі і матрицею для них є один із
ланцюгів ДНК. Трансляція (синтез поліпептидного ланцюга)
здійснюється на рибосомах у напрямку від 5'- до 3'-кінця молекули і-
РНК.
Установлено, що послідовність розміщення нуклеотидів у ДНК тав і-РНК визначає послідовність включення амінокислот у поліпептидний
ланцюг. Ця відповідність лінійної будови однієї хімічної системи будові
іншої системи дістала назву генетичний код.
Генетичний код має такі характеристики:
1. триплетність – одну амінокислоту кодують три нуклеотиди,
розміщені поруч (триплет в і-РНК називають кодоном);
2. виродженість – кожну амінокислоту (крім метіоніну і триптофану)
кодує більше ніж цин триплет;
3. колінеарність – послідовність триплетів нуклеотидів точно
відповідає послідовності мінокислотних залишків у поліпептиді;
4. неперехресність – два розміщені поруч триплети (шість
нуклеотидів) кодують лише дві амінокислоти;
5. універсальність – код практично є єдиним для неклітинних і
клітинних форм жит-я. Триплет АУГ Б І-РНК є стартовим
кодоном, а кодони УАГ, УАА і УГА – кодонами-термінаторами
(означають кінець синтезу поліпептиду).
Крім інформаційної РНК, у клітині є транспортна (т-РНК) та
рибосомна (р-РНК). Молекули р-РНК у комплексі з рибосомними
білками і ферментами утворюють рибосому, в якій і відбувається
біосинтез білка. Існує понад 60 видів різних т-РНК, кожна з яких
транспортує специфічну амінокислоту до рибосоми. Кодон і-РНК
розпізнається за принципом комплементарності за допомогою трьох
нуклеотидів т-РНК, які називають антикодоном. Завдяки цьому
відбувається трансляція, тобто складання закодованої амінокислотної
послідовності. Тривалість синтезу однієї білкової молекули залежить від
кількості амінокислот у її складі. Для приєднання однієї амінокислоти
(один “крок” рибосоми) потрібно 0,2 секунди. Таким чином, синтез
однієї молекули білка, яка складається з 300 амінокислотних залишків,
триває протягом 0,2 х 300 = 60 (секунд), тобто 1 хвилину.
Під час розв’язування запропонованих нижче задач молекулярну
масу однієї амінокислоти можна вважати рівною 100 а.о.м. Це дає
змогу за відомою масою білкової молекули визначити кількість її
амінокислотних залишків і, отже, – кодонів і-РНК.
Типова задача №1. На ділянці лівого ланцюжка ДНК нуклеотиди
розташовані в такій послідовності: АГАТАТТГТТЦТ... Яку первинну
структуру буде мати білок, який синтезується за участю протилежного –
правого ланцюжка ДНК? Методичні рекомендації щодо розв’язання:
Триплети
(кодони)
ДНК
Триплети
(кодони) і-
РНК
Амінокислоти
(первинна структура білкової
молекули)
А - Т А 1
Г - Ц 1 Г 1 Арг
А - Т А
Т — А У
А - Т 2 А 2 2
Т – А У Тир
Т – А У
Г - Ц 3 Г 3 3
У Цис
Т – А У
Ц – Г 4 Ц 4 4
Т – А У Сер
1. Відомі в задачі нуклеотиди ДНК (лівий ланцюг) записати
вертикально, записуючи їх в триплети (кодони) з інтервалами між ними,
а, поряд, правіше., побудувати за принципом комплементарності, правий
ланцюг.
2. Відобразити транскрипцію: паралельно правому ланцюг
комплементарне будуємо ланцюг і-РНК, яка буде переносити
інформацію з ДНК на рибосому.
3. Зображуємо трансляцію – зборку амінокислот у білковумолекулу; паралельно з і-РНК будуємо чотири кружечка (умовні
позначення амінокислот по числу і протилежно триплетів і-РНК),
пронумерувати їх послідовно і з’єднати між собою (пептидні ковалентні
зв’язки) у білкову молекулу.
4. По таблицям генетичного коду (Додаток А) визначаємо назви
амінокислот і вписуємо в кружечки загально визначені скорочення назви
амінокислот.
Відповідь: Аргінін – тирозин – цистеїн – серин.
Типова задача №2. Ділянка ланцюга ДНК: АЦАААААТА...
Визначте:
а) первинну структуру відповідного білка;
б) триплети (антикодони) т-РНК, які беруть участь в синтезі цього
білка.
7
Під час розв’язування задач цього типу т-РНК краще зображувати
умовно у вигляді “крючка” з триплетом (антикодоном) на головнійчастині і вишиковувати їх вертикально напроти відповідних амінокислот
таким чином, щоб всі три нуклеотиди антикодону т-РНК були
комплементарні трьом нуклеотидам кодона і-РНК.
Триплети
(антикодони)
тРНК
Триплети
(антикодони)
в і-РНК
Триплети
ДНК
Типова

Немає коментарів:

Дописати коментар