Розв’язання задач на молекулярні основи спадковості

1. Фрагмент першого ланцюга ДНК має таку нуклеотидну послідовність: ТАЦАГАТГГАГТЦГЦ. Визначте послідовність мономерів білка, закодованого фрагментом другого ланцюга ДНК.

Розв'язання

Відповідь. Послідовність мономерів білка: тирозин — аргінін — триптофан — серин — аргінін.

2. Фрагмент ланцюга А білка нормального гемоглобіну складається із 7 амінокислот, розміщених у такій послідовності:

вал — лей — лей — тре — про — глн — ліз.

1. Яка будова фрагмента іРІІК, що є матрицею для синтезу цього фрагмента молекули гемоглобіну?

2. Яка будова фрагмента ДНК, що кодує дану іРНК?

Розв’язання-відповідь

3. Білок складається зі 124 амінокислот. Порівняйте відносні молекулярні маси білка та гена, який його кодує.

Розв’язання

Дано:                            

Склад білка — 124 амінокислоти; 

М_r(амінокислоти) = 100;

М_r(нуклеотида) = 345.

М_r(гена) - ? М_r(білка) - ?

Визначаємо відносну молекулярну масу білка:

124 ∙ 100 = 12 400.

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена, що кодує даний білок:

124 ∙ 3 ∙ 2 = 744 (нуклеотиди).

Визначаємо відносну молекулярну масу гена:

744 ∙ 345 = 256 680.

Визначаємо, у скільки разів ген важчий за білок:                   

256 680 : 12400 = 20,7 (раз).

Відповідь. Відносна молекулярна маса гена у 20,7 разу більша, ніж кодованого ним білка.

4. Некодуючий ланцюг молекули ДНК має таку будову:

ГАГ — АГГ — ЦГТ — АГА — ЦГГ.

Визначте будову відповідного фрагмента молекули білка, синтезованої за участі кодуючого ланцюга ДНК.

Розв’язання

Відповідь. Відповідна частина молекули білка складається з таких амінокислот: глутамінова кислота — аргінін — аргінін — аргінін — аргінін.

5. Визначте антикодони тРНК, які беруть участь у синтезі білка, кодованого таким фрагментом ДНК: АЦГ — ГГТ — АТГ — АГА — ТЦА.

Розв’язання

Кодуючий фрагмент ДНК: АЦГ — ГГТ — АТГ — АГА — ТЦА;

                            іРНК: УГЦ — ЦЦА — УАЦ — УЦУ — АГУ.

Антикодони тРНК: АЦГ ГГУ АУГ АГА УЦА.

Відповідь. Антикодони тРНК: АЦГ ГГУ АУГ АГА УЦА.

6. Поліпептид складається з 10 амінокислот, розміщених у такій послідовності: глн — про — ала — сер — мет — три — асп — глі — асн — гіс.

Визначте структуру іРНК, яка кодує даний поліпептид.

Розв'язання-відповідь

Поліпептид: глн—про—ала—сер—мет—три—асп—глі—асн—гіс.

          іРНК: ЦАА—ЦЦУ—ГЦУ—УЦУ—АУГ—УГГ—ГАУ—ГГУ—ААУ—ЦАУ.

7. Фрагмент одного з поліпептидних ланцюгів ферменту підшлункової залози (рибонуклеази) складається з 9 амінокислот:

Глі — асп — про — тир — вал — про — вал — гіс — фен.

Визначте будову ділянки ІРНК, яка кодує цей поліпептидний ланцюг, і типи тРНК, що беруть участь у синтезі білка.

Розв’язання-відповідь

Білок: глі — асп — про — тир — вал — про — вал — гіс — фен.

іРНК: ГГУ—ГАУ—ЦЦУ—УАУ—ГУУ—ЦЦУ—ГУУ—ЦАУ—УУУ.

       ЦЦА ЦУА ГГА АУА ЦАА ГГА ЦАА ГУА ААА.

8. Перший ланцюг фрагмента гена має таку структуру:

ТАТ — ТЦТ — ТТТ — ТГГ — ГГА — ЦГЦ ...

1. Укажіть структуру відповідного фрагмента молекули білка, синтезованого за участі другого ланцюга ДНК.     

2. Як зміниться структура фрагмента синтезованого білка, якщо в першому ланцюзі ДНК під дією хімічних факторів випаде 11-й нуклеотид?

Розв’язання

1. 

2. Під дією хімічних факторів у першому ланцюзі ДНК випав одинадцятий нуклеотид:

Відповідь. 1. Амінокислотний склад молекули білка:

тирозин — серин — фенілаланін — цистеїн — гліцин — аргінін.

2. Після випадання 11-го нуклеотида в першому ланцюзі ДНК структура фрагмента синтезованого білка набуде такого вигляду:

тирозин — серин — фенілаланін — лейцин — аспарагінова кислота.

9. Фрагмент ланцюга білка нормального гемоглобіну А складається із 7 амінокислот: вал — лей — лей — тре — про — глн — ліз.

1. Визначте будову фрагмента іРНК, що є матрицею для синтезу цього фрагмента молекули гемоглобіну.

2. Яку будову має фрагмент ДНК, що кодує дану іРНК?

Розв’язання-відповідь

10. Які амінокислоти братимуть участь у синтезі білка, якщо в систему для штучного синтезу білка внесли тРНК з такими антикодонами:

1) ГЦУ, УУА, АЦА, ЦУА;

2) АЦЦ, УУА, ГЦА, АЦГ;

3) УГУ, ААГ, АГЦ, ГАГ?

Розв’язання

1) тРНК: ГЦУ УУА АЦА ЦУА

    ІРНК: ЦГА—ААУ—УГУ—ГАУ

   Білок: арг—асн—цис—асп

Відповідь. До складу першого білка входять амінокислоти: аргінін — аспарагін — цистеїн — аспарагінова кислота.

2) тРНК: АЦЦ УУА ГЦА АЦГ

    ІРНК: УГГ—ААУ—ЦГУ—УГЦ

   Білок: трип—асн—арг—цис

Відповідь. До складу другого білка входять амінокислоти: триптофан — аспарагін — аргінін — цистеїн.

3) тРНК: УГУ ААГ АГЦ ГАГ

    ІРНК: АЦА—УУЦ—УЦГ—ЦУЦ

   Білок: тре—фен—сер—лей

Відповідь. До складу третього білка входять амінокислоти: треонін — фенілаланін — серин — лейцин.

11. Фрагмент молекули білка адренокортикотропного гормона людини (АКТГ) має будову: сер — тир — сер — мет. Визначте послідовність антикодонів у тРНК, які беруть участь у біосинтезі цього фрагмента АКТГ.

Розв'язання-відповідь

Білок: сер—тир—сер—мет

 ІРНК: УЦУ—УАУ—УЦУ—АУГ

 тРНК: АГА АУА АГА УАЦ

12. Фрагмент молекули білка міоглобіну містить амінокислоти в такій послідовності: ала — глу — тир — сер — глн. Визначте структуру фрагмента ДНК, яка кодує цю послідовність амінокислотних залишків.

Розв’язання-відповідь

13. У ланцюзі А інсуліну коня амінокислоти в позиції 6-11 мають склад: цистеїн — цистеїн — треонін — гліцин — ізолейцин — цистеїн. У бика в цьому ланцюзі 8-му позицію займає аланін, 9-ту — серин, 10-ту — валін. Визначте будову фрагмента ДНК, що кодує цю частину ланцюга інсуліну в коня й бика.

Розв'язання-відповідь

14. Які зміни відбудуться в структурі білка, якщо у фрагменті ДНК, що його кодує (—ТАА — ЦАА — АГА — АЦА — ААА—), між 10-м і 11-м нуклеотидами вставити цитозин, між 13-м і 14-м — тимін, а на кінці ланцюга — ще один аденін?

Розв'язання-відповідь

ДНК: ТАА—ЦАА—АГА—АЦА—ААА

ІРНК: АУУ—ГУУ—УЦУ—УГУ—УУУ

Білок: ілей—вал—сер—цис—фен

Структура білка після мутації ДНК:

ДНК: ТАА—ЦАА—АГА—АЦЦ—А AT—ААА

ІРНК: АУУ—ГУУ—УЦУ—УГГ—УУА—УУУ

Білок: ілей—вал—сер—трип—лей—фен

15. Гормон росту людини (соматотропін) — білок, що містить 191 амінокислоту. Скільки кодуючих нуклеотидів і триплетів входить до складу гена соматотропіну?

Розв'язання

Одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів, отже, до складу гена соматотропіну входить 191 триплет.

191 ∙ 3 = 573 (нуклеотиди) — один ланцюг;

573 ∙ 2 = 1146 (нуклеотидів) — обидва ланцюги.

Відповідь. До складу гена соматотропіну входить 191 триплет, що містить 1146 нуклеотидів (обидва ланцюги гена).

16. У хворого на синдром Фанконі (порушення утворення кісткової тканини) із сечею виділяються амінокислоти, яким відповідають такі триплети іРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ. Визначте, які амінокислоти виділяються із сечею у хворих на синдром Фанконі.

Розв’язання

Триплети іРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ.

Амінокислоти: ілей, вал, мет, сер, лей, тир, вал, ілей.

Відповідь. У хворих на синдром Фанконі виділяються із сечею такі амінокислоти: ізолейцин, валін, метіонін, серин, лейцин, тирозин.

17. У здорової людини в сечі виявляють: аланін, серин, глутамінову кислоту і гліцин. У людини, хворої на цистинурію (підвищений вміст амінокислот у сечі), із сечею виділяються амінокислоти, яким відповідають такі триплети ІРНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, АУА.

1. Виділення яких амінокислот із сечею відбувається у хворих на цистинурію?

2. Запишіть триплети, які відповідають амінокислотам, що є в сечі здорової людини.

Розв’язання-відповідь

1. Визначаємо амінокислоти, які є в сечі хворого на цистинурію.

            ІРНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, АУА.

Амінокислоти: лей, вал, лей, вал, сер, вал, ілей.

У людини, хворої на цистинурію, із сечею виділяються такі амінокислоти: лейцин, валін, серин, ізолейцин.

2. Триплети, які відповідають амінокислотам, що виділяються із сечею здорової людини:

ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ — аланін;

УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ — серин;

ГАА, ГАГ — глутамінова кислота;

ГГУ, ГГЦ, ГГА, ГГГ — гліцин.

18. У фрагменті ДІЖ знайдено 1120 аденінових нуклеотидів, що становить 28 % загальної кількості нуклеотидів.

1. Скільки в даному фрагменті міститься гуанінових, цитозинових, тимінових нуклеотидів?

2. Визначте довжину і відносну молекулярну масу цього фрагмента ДНК.

Розв’язання

Дано:

А = 1120 нуклеотидів = 28 %;

l(нуклеотида) = 0,34 нм;

М_r(нуклеотида) = 345.

Г — ? Т — ? Ц — ?

l(фрагмента) — ?

М_r(фрагмента) — ?

1. За правилом Чаргаффа та принципом комплементарності, маємо:

Т = А = 1120 нуклеотидів = 28 %.

Визначаємо відсоток Г- і Ц-нуклеотидів (кожного окремо) у даному фрагменті ДНК:

 

Г = Ц = 22 %.

Визначаємо кількість Г- і Ц-нуклеотидів (кожного окремо) у даному фрагменті ДНК:

1120 нуклеотидів — 28 %;

х нуклеотидів — 22 %;

Г = Ц = 22 % = 880 нуклеотидів.

2. Визначаємо довжину фрагмента ДНК:

l(фрагмента) = (1120 + 880) ∙ 0,34 = 680 (нм).

Визначаємо відносну молекулярну масу даного фрагмента ДНК (обох ланцюгів):

М_r(фрагмента) = (1120 ∙ 2 + 880 ∙ 2) ∙ 345 = 1 380 000.

Відповідь. 1. Тимінових нуклеотидів — 1120, гуанінових і цитозинових — по 880.

2. Довжина фрагмента ДНК — 680 нм; відносна молекулярна маса — 1 380 000.

19. Білок вазопресин (гормон гіпофізу, який підвищує кров’яний тиск та посилює діурез) складається з 9 амінокислот і кодується такою послідовністю нуклеотидів: ТГТ — ТАТ — ТТТ — ГАА — ГАТ — ТГТ — ЦЦГ — ІДГТ — ГТТ. Визначте:

1. Кількість нуклеотидів і триплетів у ДНК.

2. Довжину гена, який кодує вазопресин.

3. Амінокислотний склад вазопресину.

Розв’язання

1. Кількість триплетів дорівнює кількості амінокислот — 9. Визначаємо кількість триплетів у двох ланцюгах цієї ДНК:

9 ∙ 2=18 (триплетів).

Визначаємо кількість нуклеотидів у двох ланцюгах цієї ж ДНК:

18 ∙ 3 = 54 (нуклеотиди).

Відповідь. 54 нуклеотиди, 18 триплетів.

2. Визначаємо довжину гена, який кодує вазопресин:

27 ∙ 0,34 = 9,18 (нм).

Відповідь. Довжина гена, який кодує вазопресин, становить 9,18 нм.

3. Визначаємо амінокислотний склад вазопресину:

Відповідь. Амінокислотний склад вазопресину: треонін— ізолейцин — лізин — лейцин — лейцин — треонін — гліцин — аланін — пролін.

20. Установлено, що ІРНК має 30 % аденіну, 18 % гуаніну та 20 % урацилу. Визначте частку (у %) кожного нуклеотиду у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК.

Розв'язання

Дано:

Визначаємо відсоток цитозинових нуклеотидів у даній ІРНК:

Визначаємо відсоток аденінових і тимінових нуклеотидів (окремо) у фрагменті ДНК:

Визначаємо відсоток гуанінового і цитозинового нуклеотидів (окремо) у фрагменті ДНК:

Відповідь. Частка кожного нуклеотиду у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК становить 25 %.

21. Визначте довжину гена, що кодує білок нормального гемоглобіну, який містить 287 амінокислот.

Розв'язання

Дано:

Склад білка — 287 амінокислот;

l(нуклеотида) = 0,34 нм.

l(гена) — ?

Визначаємо кількість нуклеотидів в одному ланцюзі гена, що кодує білок гемоглобіну:

287 ∙ 3 = 861 (нуклеотид).

Визначаємо довжину гена, що кодує білок нормального гемоглобіну:

l(гена) = 861 ∙ 0,34 нм = 292,74 (нм).

Відповідь. Довжина гена становить 292,74 нм.

22. Визначте відносну молекулярну масу й довжину гена, який кодує білок з відносною молекулярною масою 280 000.

Розв’язання

Дано:

Мr(білка) = 280 000;

Мr(амінокислоти) = 100;

Мr(нуклеотида) = 345;

l(нуклеотида) = 0,34 нм.

Мr(гена) — ?

l(гена) — ?

Визначаємо кількість амінокислот у складі даного білка:

280 000 : 100 = 2800 (амінокислот).

Визначаємо кількість нуклеотидів в одному ланцюзі гена, що кодує даний білок:

2800 ∙ 3 = 8400 (нуклеотидів).

Визначаємо довжину гена, який кодує даний білок:

l(гена) = 8400 ∙ 0,34 = 2856 (нм).

Визначаємо кількість нуклеотидів в обох ланцюгах гена:

8400 ∙ 2 = 16 800 (нуклеотидів).

Визначаємо відносну молекулярну масу гена (обидва ланцюги):

Мr(гена) = 16 800 ∙ 345 = 5 796 000.

Відповідь. Відносна молекулярна маса гена, який кодує даний білок, становить 5 796 000, довжина цього гена — 2856 нм.

23. Відносна молекулярна маса одного з ланцюгів ДНК становить 119 025.

1. Визначте кількість амінокислот — мономерів білка, закодованого в цьому ланцюзі ДНК.

2. Скільки часу триватиме трансляція молекули цього білка?

Розв’язання

Дано:

Мr(ланцюга гена) = 119 025;

Мr(нуклеотида) = 345;

t(однієї амінокислоти) = 0,2 c.

N(мономерів) — ?

t(трансляції) — ?

1. Визначаємо кількість нуклеотидів у даному ланцюзі ДНК:

119 025 : 345 = 345 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість мономерів (амінокислот) у даній молекулі білка:

345 : 3 = 115 (амінокислот).

2. Визначаємо час трансляції молекули білка:

t(трансляції) = 115 ∙ 0,2 = 23 (с).

Відповідь. 1. Кількість мономерів білка, закодованого в цьому ланцюзі ДНК, становить 115.

2. Трансляція молекули цього білка триватиме 23 с.

24. Дано білок, що складається із 150 амінокислотних залишків.

1. Скільки нуклеотидів містить ген, що кодує даний білок?

2. Скільки кодонів матиме відповідна ІРНК?

3. Скільки часу триватиме трансляція даного білка на рибосомі?

Розв'язання

Дано:

Склад білка — 150 амінокислот;

t(однієї амінокислоти) — 0,2 С.

N(нуклеотидів) — ?

N(кодонів в ІРНК) — ?

t(трансляції) — ?

1. Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена (обидва ланцюги), що кодує даний білок:

150 ∙ 3 ∙ 2 = 900 (нуклеотидів).

2. Одну амінокислоту кодує 1 кодон ІРНК, отже, усіх кодонів — 150.

3. Визначаємо тривалість трансляції даного білка на рибосомі:

t(трансляції) = 150 ∙ 0,2 = 30 (с).

Відповідь. 1. Ген, що кодує даний білок, містить 900 нуклеотидів.

2. Відповідна ІРНК матиме 150 кодонів

3. Трансляція триватиме 30 с.

25. Довжина фрагмента ДНК становить 1530 нм. Скільки в ньому закодовано білкових молекул, які складаються в середньому із 300 амінокислотних залишків?

Розв’язання

Дано:

Склад білка — 300 амінокислот;

l(фрагмента ДНК) — 1530 нм;

l(нуклеотида) — 0,34 нм.

N(білкових молекул) — ?

Визначаємо кількість нуклеотидів у ланцюзі даного фрагмента ДНК:

1530 : 0,34 = 4500 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість амінокислот, кодованих даним фрагментом ДНК:

4500 : 3 = 1500 (амінокислот).

Визначаємо, скільки білкових молекул по 300 амінокислот кожна може закодувати даний фрагмент ДНК:

1500 : 300 = 5 (молекул).

Відповідь. Закодовано 5 білкових молекул.

26. Оперон (сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається з 560 амінокислотних залишків. Визначте довжину та відносну молекулярну масу гена-оператора.

Розв'язання

Дано:

N(нуклеотидів в опероні) — 10 800;

N(поліпептидних ланцюгів) — 3;

N(амінокислоту ланцюгу) — 560;

Мr(нуклеотида) — 345;

l(нуклеотида) — 0,34 нм.

l(гена-оператора) — ?

Мг(гена-оператора) — ?

Визначаємо кількість амінокислот у складі трьох поліпептидних ланцюгів:

560 ∙ 3 = 1680 (амінокислот).

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі структурних генів, які кодують ці 1680 амінокислот:

1680 ∙ 3 ∙ 2 = 10 080 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена-оператора (у двох ланцюгах):

10 800 - 10 080 = 720 (нуклеотидів).

Визначаємо довжину гена-оператора:

l(гена-оператора) = 720/2 ∙ 0,34 = 122,4 (нм).

Визначаємо відносну молекулярну масу гена-оператора:

Мr(гена-оператора) = 720 ∙ 345 = 248 400..

Відповідь. Відносна молекулярна маса гена-оператора становить 248 400, а довжина - 122,4 нм.

27. Структурний ген (фрагмент молекули ДНК) містить 384 цитозинових нуклеотиди, що становить 20 % їх загальної кількості. В екзонних ділянках цього гена закодовано білок, який складається із 120 амінокислотних залишків.

1. Який нуклеотидний склад гена?

2. Яка відносна молекулярна маса інтронних ділянок гена?

3. На скільки зріла іРНК коротша за про-іРНК?

Розв’язання

Дано:

N(Ц-нуклеотидів) — 384 (20 %);

N(амінокислот у білку) — 120;

l(нуклеотида) — 0,34 нм;

Мr(нуклеотида) — 345.

1. Нуклеотидний склад гена — ?

2. Мr(інтронних ділянок гена) — ?

3. На скільки зріла іРНК коротша за про-іРНК — ?

1. Визначаємо загальну кількість нуклеотидів у фрагменті ДНК. Оскільки на цитозинові нуклеотиди припадає 20% їх кількості, то загальна кількість нуклеотидів становить:

384 нуклеотиди — 20 %;

х нуклеотидів — 100 %;

За принципом комплементарності:

Г = Ц = 384 нуклеотиди = 20 %. Звідси:

 

384 нуклеотиди — 20 %;

х нуклеотидів — 30 %;

А = Т = 576 нуклеотидів.

2. Визначаємо кількість нуклеотидів в екзонних ділянках гена:

120 ∙ 3 ∙ 2 = 720 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість нуклеотидів інтронних ділянок гена:

1920 - 720 = 1200 (нуклеотидів).

Визначаємо відносну молекулярну масу інтронних ділянок гена:

Мr(інтр. ділянок гена) = 1200 ∙ 345 = 414 000.

3. Довжина молекули про-іРНК дорівнює довжині структурного гена:

l(про-іРНК) = (384 + 576) ∙ 0,34 = 326,4 (нм).

Зріла ІРНК складається лише з інформативної частини. Її довжина становить:

l(зрілої РНК) = 120 ∙ 3 ∙ 0,34 = 122,4 (нм).

Різниця в довжині про-іРНК та зрілої ІРНК становить:

326,4 нм - 122,4 нм = 204 нм.

Відповідь. 1. Ген містить по 576 аденінових і тимінових нуклеотидів та по 384 гуанінових і цитозинових нуклеотиди.

2. Відносна молекулярна маса інтронних ділянок гена — 414 000.

3. Різниця в довжині між про-іРНК та зрілою ІРНК — 204 нм.

28. Структурний ген ферменту РНК-полімерази містить 9450 пар нуклеотидів. Відомо, що РНК-полімераза складається із 329 амінокислотних залишків.

1. Скільки кодуючих і некодуючих нуклеотидних пар міститься в гені РНК-полімерази?

2. Яка відносна молекулярна маса зрілої іРНК?

Розв'язання

Дано:

Структурний ген — 9450 пар нуклеотидів;

РНК-полімераза — 329 амінокислот;

Мr(нуклеотида) — 345.

N(eкзонних нуклеотидів) — ?

N(інтронних нуклеотидів) — ?

Мr(зрілої РНК) — ?

Визначаємо кількість кодуючих нуклеотидних пар гена РНК-полімерази:

329 ∙ 3 = 987 (нуклеотидних пар екзонів).

Визначаємо кількість нуклеотидних пар гена РНК-полімерази:

9450 - 987 = 8463 (нуклеотидних пар інтронів).

Визначаємо відносну молекулярну масу зрілої ІРНК:

987 ∙ 345 = 340515.

Відповідь.

1. Ген РНК-полімерази містить 987 кодуючих нуклеотидів та 8463 некодуючих нуклеотидів.

2. Відносна молекулярна маса зрілої іРНК дорівнює 340 515.

29. Відомо, що /Ггдобіїювий ланцюг гемоглобіну людини складається із 146-ти амінокислотних залишків. Скільки нуклеотидів містять екзони гена даного поліпептиду?

Розв'язання

Дано:

Білок(гемоглобіну) —146 амінокислот.

N(нуклеотидів гена) — ?

Визначаємо кількість нуклеотидів в екзонах гена цього поліпептиду:

146 ∙ 3 ∙ 2 = 876 (нуклеотидів).

Відповідь.

Екзони гена містять 876 нуклеотидів.

30. Білок А — мономер, який складається з 560 амінокислотних залишків. Ген цього білка має 2 інтрони (по 10 000 пар нуклеотидів) і 3 екзони, кожен з яких містить однакову кількість пар нуклеотидів.

1. Скільки пар нуклеотидів у складі даного гена?

2. Скільки пар нуклеотидів у складі кожного з екзонів?

3. Скільки нуклеотидів містить кодуюча зона ІРНК даного білка?

Розв’язання

Дано:

Склад білка А — 560 амінокислот;

2 інтрони по 10 000 пар нуклеотидів;

3 екзони (кожен містить однакову кількість пар нуклеотидів).

N(nap нуклеотидів) у складі гена — ?

N(nap нуклеотидів) у складі кожного з екзонів — ?

N(нуклеотидів) кодуючої зони ІРНК білка — ?

Визначаємо загальну кількість пар нуклеотидів-екзонів у складі даного гена:

560 ∙ 3 = 1680 (нуклеотидів) — кодуюча зона ІРНК даного білка.

Визначаємо кількість інтронних нуклеотидів у складі даного гена:

10 000 ∙ 2 = 20 000 (нуклеотидів-інтронів).

Визначаємо, скільки пар нуклеотидів у складі даного гена:

20 000 + 1680 = 21680 (нуклеотидів).

Визначаємо, скільки пар нуклеотидів у складі кожного з екзонів:

1680 : 3 = 560 (нуклеотидів).

Відповідь.

1. У складі даного гена — 21680 нуклеотидів.

2. У складі кожного з екзонів є 560 нуклеотидів.

3. Кодуюча зона ІРНК даного білка містить 1680 нуклеотидів.

31. Білок В — мономер. Ген, який кодує цей білок, містить 5 інтронів по 10 000 пар нуклеотидів і 4 екзони по 270 пар нуклеотидів кожен.

1. Сільки пар нуклеотидів (екзонів та інтронів) міститься в даному гені? 2. Скільки нуклеотидів міститься в кодуючій зоні ІРНК цього білка? 3. Скільки амінокислотних залишків має даний білок?

Розв’язання

Дано:

5 інтронів по 10 000 пар нуклеотидів;

4 екзони по 270 пар нуклеотидів.

N(нуклеотидів гена) — ?

N(кодуючих нуклеотидів) — ?

N(амінокислот білка) — ?

1. Визначаємо загальну кількість нуклеотидів у складі гена:

10 000 ∙ 5 + 270 -4 = 51 080 (нуклеотидів).

2. Визначаємо кількість пар кодуючих нуклеотидів у складі ІРНК:

270 ∙ 4 = 1080 (пар нуклеотидів).

3. Визначаємо кількість амінокислот у даному білку:

1080 : 3 = 360 (амінокислот).

Відповідь.

1. Ген, який кодує цей білок, містить 51 080 нуклеотидів.

2. У складі ІРНК є 1080 пар кодуючих нуклеотидів.

3. У даному білку міститься 360 амінокислот.

32. Молекула про-іРНК складається з 900 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 300 нуклеотидів. Яку кількість амінокислотних залишків містить кодований відповідною ІРНК поліпептид?

Розв'язання

Дано:

Про-іРНК — 900 нуклеотидів (з них 300 — і нтронні).

N(амінокислот), кодованих цією ІРНК — ?

Визначаємо кількість нуклеотидів-екзонів в даній ІРНК:

900 - 300 = 600 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість амінокислот, кодованих даною iРНК:

600 : 3 = 200 (амінокислот).

Відповідь. Дана ІРНК кодує 200 амінокислот.

33. У молекулі про-іРНК на інтронні ділянки припадає 800 нуклеотидів. Визначте відносну молекулярну масу й довжину структурного гена, якщо в ньому закодовано поліпептид, відносна молекулярна маса якого становить 20 000.

Розв’язання

Дано:

Мr(білка) — 20 000;

Мr(аміноислоти) — 100;

Інтронні нуклеотиди iРНК — 800;

l(нуклеотида) — 0,34 нм;

Мr(нуклеотида) — 345.

l(гена) — ?

Мr(гена) — ?

Визначаємо кількість амінокислот у даному білку:

20 000 : 100 = 200 (амінокислот).

Визначаємо кількість нуклеотидів-екзонів у даній iРНК:

200 ∙ 3 = 600 (нуклеотидів).

Визначаємо загальну кількість нуклеотидів у даній iРНК:

800 + 600 = 1400 (нуклеотидів).

Визначаємо довжину структурного гена:

1400 ∙ 0,34 нм = 476 (нм).

Визначаємо відносну молекулярну масу структурного гена:

1400 ∙ 2 ∙ 345 = 966 000.

Відповідь. Довжина структурного гена становить 476 нм, а відносна молекулярна маса — 966 000.

34. Оперон (сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 9300 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається із 250-ти амінокислотних залишків. Маса інтронних фрагментів дорівнює масі екзонних. Визначте лінійні розміри гена-оператора.

Розв’язання

Дано:

Оперон — 9300 нуклеотидів;

3 поліпептидних ланцюги по 250 амінокислот;

m(інтронів) = m(екзонів);

l(нуклеотида) = 0,34 нм.

l(гена-оператора) — ?

Визначаємо загальну кількість амінокислот у трьох ланцюгах:

250 ∙ 3 = 750 (амінокислот).

Визначаємо кількість нуклеотидів-екзонів, що кодують 750 амінокислот:

750 ∙ 3 ∙ 2 = 4500 (нуклеотидів).

Маса екзонних нуклеотидів дорівнює масі інтронних нуклеотидів.

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі структурних генів:

4500 + 4500 = 9000 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість Нуклеотидів у складі гена-оператора:

9300 - 9000 = 300 (нуклеотидів).

Визначаємо довжину гена-оператора: 300 ∙ 0,34 = 102 (нм);

Відповідь. Довжина гена-оператора — 102 нм.

35. Оперон містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається із 360 амінокислотних залишків. На інтронні ділянки структурних генів припадає 3600 нуклеотидів. Визначте відносну молекулярну масу гена-оператора.

Розв’язання

Дано:

Оперон — 10 800 нуклеотидів;

3 поліпептидні ланцюги по 360 амінокислот;

Інтронні ділянки — 3600 нуклеотидів;

Мr(нуклеотида) = 345.

Мr(гела-оператора) — ?

Визначаємо загальну кількість амінокислот у трьох поліпептидних ланцюгах:

360 ∙ 3 = 1080 (амінокислот).

Визначаємо кількість нуклеотидів-екзонів, що кодують 1080 амінокислот:

1080 ∙ 3 ∙ 2 = 6480 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі структурних генів:

6480 + 3600 = 10 080 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена-оператора:

10 800 - 10 080 = 720 (нуклеотидів).

Визначаємо молекулярну масу гена-оператора:

720 ∙ 345 = 248 400.

Відповідь. Відносна молекулярна маса гена-оператора становить 248 400.

36. Оперон (сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидні ланцюги по 360 амінокислотних залишків. На інтронні ділянки структурних генів припадає 3600 нуклеотидів. Визначте лінійні розміри гена-оператора.

Розв’язання

Дано:

Оперон — 10 800 нуклеотидів;

3 поліпептидні ланцюги по 360 амінокислот;

інтронні ділянки — 3600 нуклеотидів;

l(нуклеотида) = 0,34 НМ.

l(гена-оператора) — ?

Визначаємо загальну кількість амінокислот у трьох поліпептидних ланцюгах:

360 ∙ 3 = 1080 (амінокислот).

Визначаємо кількість нуклеотидів, що кодують 1080 амінокислот:

1080 ∙ 3 ∙ 2 6480 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі структурних генів:

6480 + 3600 = 10 080 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість нуклеотидів у складі гена-оператора:

10800 - 10 080 = 720 (нуклеотидів).

Визначаємо довжину гена-оператора:

720 : 2 ∙ 0,34 = 122,4 (нм).

Відповідь. Довжина гена-оператора становить 122,4 нм.

37. Фрагмент молекули ДНК з 1444 нуклеотидів, який кодує поліпептид, містить 5 інтронних ділянок, довжина яких 100, 120, 135 і дві по 150 нуклеотидів. Скільки амінокислот міститься в білку?

Розв'язання

Дано:

Ланцюг ДНК — 1444 нуклеотидів;

5 інтронних ділянок, довжина яких 100, 120, 135 і 2 по 150 нуклеотидів.

N(амінокислот) у молекулі білка — ?

Визначаємо кількість інтронних ділянок у даному фрагменті ДНК:

100 + 120 + 135 + 150 ∙ 2 = 655 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість нуклеотидів-екзонів у даному фрагменті ДНК:

1444 - 655 = 789 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість амінокислот у молекулі білка, кодованого даним фрагментом ДНК:

789 : 3 = 263 (амінокислоти).

Відповідь. Білок містить 263 амінокислоти.

38. Молекула РНК вірусу тютюнової мозаїки (ВТМ) складається із 6500 нуклеотидів. Одна молекула ВТМ складається зі 158-ми амінокислот.

1. У скільки разів відносна молекулярна маса гена більша за відносну молекулярну масу білка?

2. Визначте довжину гена, який несе інформацію про структуру цього білка.

3. Скільки видів білка закодовано в РНК ВТМ?

Розв'язання

Дано:

іРНК — 6500 нуклеотидів;

Молекула білка ВТМ — 158 амінокислот;

Мr(нуклеотида) = 345;

Мr(амінокислоти) = 100;

l(нуклеотида) = 0,34 нм.

1. У скільки разів маса гена більша за масу білка — ?

2. l(гена) — ?

3. N(видів білка) — ?

1. Визначаємо кількість нуклеотидів у ланцюзі гена, який кодує білок зі 158-ми амінокислот:

158 ∙ 3 = 474 (нуклеотиди).

Визначаємо відносну молекулярну масу білка зі 158-ми амінокислот:

158 ∙ 100= 15800.

Визначаємо відносну молекулярну масу гена, який кодує цей білок:

474 ∙ 345 = 163530.

Визначаємо, у скільки разів молекулярна маса гена більша за молекулярну масу білка:

163 530 : 15 800 = 10,35 (разу).

2. Визначаємо довжину гена, який кодує білок зі 158-ми амінокислот:

474 ∙ 0,34 нм = 161,16 нм.

3. Визначаємо, скільки видів білка закодовано в РНК ВТМ:

6500 : 474 = 13 (видів).

Відповідь. 1. Відносна молекулярна маса гена більша в 10,35 разу.

2. Довжина гена становить 161,16 нм.

3. У РНК ВТМ закодовано 13 видів білка.