Решение задач по молекулярной биологии

механизмы хранения и передачи наследственной информации. Задачи по

молекулярной биологии встречаются в двух основных темах: нуклеиновые кислоты, генетический код.

принцип комплементарности.
Вычисление количества нуклеотидов, их процентное соотношение в цепи ДНК,

иРНК.
Вычисление количества водородных связей в цепи ДНК, иРНК.
Определение длины, массы ДНК, иРНК, гена.
Определение последовательности аминокислот по таблице генетического кода.
Определение количества аминокислот, нуклеотидов.
Комбинированные .

в клетке
решать задачи осознано, обосновывать каждое действие теоретически
запись решения оформлять

аккуратно, цепи ДНК, иРНК, тРНК прямые, символы нуклеотидов четкие, расположены на одной линии по горизонтали
цепи ДНК, иРНК, тРНК размещать на одной строке без переноса
ответы на все вопросы выписывать в конце решения

нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК
Участок правой цепи молекулы

ДНК имеет последовательность нуклеотидов: А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т. Запишите последовательность нуклеотидов левой цепи ДНК.
Дано: ДНК А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т
Решение: ( нуклеотиды левой цепи ДНК подбираем по принципу комплементарности А-Т, Г-Ц)
ДНК А Г Т Ц Т А А Ц Т Г А Г Ц А Т
ДНК Т Ц А Г А Т Т Г А Ц Т Ц Г Т А
Ответ : левая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов Т-Ц-А-Г-А-Т-Т-Г-А-Ц-Т-Ц-Г-Т-А

нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК
Участок цепи молекулы ДНК

имеет последовательность нуклеотидов: Ц-Т-А-А-Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т-Г-А-Г. Запишите последовательность нуклеотидов иРНК.
Дано: ДНК Ц-Т-А-А- Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т- Г- А- Г
Решение: ( нуклеотиды иРНК подбираем по принципу комплементарности к ДНК : А-У, Г-Ц, Т-А)
 
ДНК Ц Т А А Ц Ц А Т А Г Т Т Г А Г
 иРНК Г А У У Г Г У А У Ц А А Ц У Ц
 
Ответ : иРНК имеет последовательность нуклеотидов Г-А-У-У-Г- Г-У-А-У-Ц-А-А-Ц-У-Ц

соотношение в цепи ДНК, иРНК.

В одной молекуле ДНК нуклеотидов с

тимином Т -22% . Определите процентное содержание нуклеотидов с А, Г, Ц по отдельности в этой молекуле ДНК.
Дано: Т -22%
Найти: % А, Г, Ц
Решение 1.
1) Согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100%. Так как тимин комплементарен аденину, то А=22%.
22+22=44% ( А+Т)
100- 44 =56% (Г+Ц)
2) Так как гуанин комплементарен цитозину, то их количество тоже равно, поэтому
56 : 2 =28% (Г, Ц)

Решение 2:
1) Согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100% или А+Г и Т+Ц по 50 %
Так как тимин комплементарен аденину, то А=22%.
следовательно 50 - 22=28% (Г, Ц, т.к. они комплементарны)
Ответ : А=22%, Г=28%, Ц=28%

если в нем обнаружено 1500 нуклеотидов Ц, что составляет 30%

от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?
Дано: Ц- 30% =1500 нуклеотидов
Найти: количество нуклеотидов А, Т, Г
 
Решение:
Ответ: во фрагменте молекулы ДНК содержится:
Г=1500 нуклеотидов, А=1000 нуклеотидов, Т=1000 нуклеотидов.

150 нуклеотидов – А, 50 нуклеотидов – Т,

300 нуклеотидов – Ц, 100 нуклеотидов - Г.
Определите: количество нуклеотидов во второй цепи с А, Т, Г, Ц и общее количество нуклеотидов с А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.
Дано: нуклеотидов в 1-й цепи ДНК: А-150, Т-50, Ц-300, Г-100.
Найти: А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.
Решение:
Ответ: нуклеотидов во второй цепи Т-150, А-50, Г-300, Ц-100; 1200 нуклеотидов в двух цепях.

урацила 24%. Определите процентный состав нуклеотидов в двуцепочечной молекуле ДНК,

информация с которой «переписана» на иРНК.
Дано: нуклеотидов в иРНК: А-28%, У-24%, Г-16%.
Найти: % А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК.
Решение:
1) Определяем процентное содержание цитозина в иРНК, учитывая, что сумма всех нуклеотидов иРНК составляет 100%:
100 - ( 24+28+16) = 32% (Ц) в иРНК
2) Учитывая принцип комплементарности ДНК, иРНК ( А=Т, У=А, Г=Ц, Ц=Г), вычисляем процентный состав нуклеотидов 1цепи ДНК, с которой была списана информация на и РНК. Сумма всех нуклеотидов в двух цепях ДНК составляет 100%
( поэтому % иРНК делим на 2)
иРНК: А-28%, У-24%, Ц-32% Г-16%.
ДНК Т=28:2=14%, А=24:2=12% Г= 32:2=16%, Ц=16:2=8%
3) Вторая цепочка ДНК является комплементарной первой, следовательно, в ней процентный состав нуклеотидов следующий:
1 цепь ДНК Т-14% А-12% Г-16% Ц-8%
2 цепь ДНК А=14%, Т=12% Ц=16%, Г=8%
4) В двуцепочечной ДНК процентное содержание нуклеотидов будет таким:
А = 12+14=26%, Т= 14+12=26%, Г=16+8=24%, Ц= 8+16=24%
Ответ: в двух цепях ДНК % состав нуклеотидов: Т -26%, А-26%, Г-24%, Ц-24%

удерживаются водородными связями. Определите число: двойных и тройных водородных связей

в этой цепи ДНК, если известно, что нуклеотидов с аденином 12, с гуанином 20 в обеих цепях.
Дано: А-12, Г-20
Найти: 2-х, 3-х, водородных связей в ДНК
Решение:
Ответ: 24 двойных водородных связей, 60 тройных водородных связей, всего 84 водородных связей.

из 60 пар нуклеотидов. Определите длину этого участка (расстояние между

нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм)
Дано: 60 пар нуклеотидов
Найти: длину участка
Решение: длина нуклеотида 0,34 нм
60х0,34= 20,4 нм
Ответ: 20,4 нм
 
 

участка
Дано: 100 нуклеотидов
Найти: длину участка
Решение: длина нуклеотида 0,34 нм ,

ДНК состоит из 2-х цепей значит 50 пар нуклеотидов.
50х0,34=17нм
Ответ: 17нм
 
Число нуклеотидов в цепи и-РНК равно 100. Определите длину этого участка
Дано: 100 нуклеотидов
Найти: длину участка
Решение: длина нуклеотида 0,34 нм , и-РНК состоит из одной цепи
100х0,34=34нм
Ответ: 34нм

иРНК
иРНК переходит в цитоплазму
иРНК соединяется с рибосомой (2

триплета)
тРНК несет аминокислоту в рибосому
кодон иРНК комплементарен антикодону тРНК
в рибосоме из аминокислот образуется белок
ДНК –иРНК-тРНк
ДНК-иРНК-белок
20 аминокислот - 64 триплета
3 нуклеотида =1 триплет =1 аминокислота = 1тРНК

цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТГГАГТГАГТТА. Определите последовательность нуклеотидов на

иРНК, антикодоны тРНК и аминокислотную последовательность фрагмента молекулы белка.
Дано: ДНК Т-Г-Г-А-Г-Т-Г-А-Г-Т-Т-А
Найти: иРНК, тРНК и аминокислотную последовательность белка
Решение:
1) на участке ДНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц) построим иРНК, затем по цепи иРНК построим тРНК по принципу комплементарности ( А-У, Г-Ц)
ДНК Т- Г- Г- А-Г- Т- Г- А- Г- Т- Т- А
иРНК А- Ц-Ц-У-Ц-А- Ц- У- Ц- А- А- У
тРНК У- Г-Г- А-Г- У- Г -А- Г- У- У- А
2) иРНК разделим на триплеты и по таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность белка: А-Ц-Ц тре, У-Ц-А сер,
Ц-У-Ц лей, А- А-У асн.
Ответ : иРНК А-Ц-Ц-У-Ц-А-Ц-У-Ц-А- А-У
тРНК У- Г-Г- А-Г-У- Г-А-Г- У- У-А
аминокислотную последовательность белка :тре, сер, лей, асн

Определите последовательность нуклеотидов соответствующего участка иРНК. Определите последовательность аминокислот

в полипептиде, синтезируемом по иРНК. Как изме­нится последовательность аминокислот в полипептиде, если в результате мутации пятый нуклеотид в ДНК будет заменён на аденин? Ответ объясните.
Дано: ДНК ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА
Найти: аминокислотную последовательность белка исходного, мутированного
Решение:
Ответ: про, три, тир, глн, вал; про, лей, тир, глн, вал.

Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли тРНК,

имеет следующую последовательность нуклеотидов АТАГЦТГААЦГГАЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК.
Дано:
ДНК : АТАГЦТГААЦГГАЦТ
Найти:
нуклеотидную последовательность участка тРНК
аминокислоту, которую будет переносить тРНК
Решение :
1)Так как тРНК синтезируются на ДНК, то построим тРНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц)
ДНК А Т А Г Ц Т Г А А Ц Г Г А Ц Т
тРНК У А У Ц Г А Ц У У ГЦ Ц У Г А
2) Аминокислоту кодирует кодон иРНК .
тРНК У А У Ц Г А Ц У У ГЦ Ц У Г А
иРНК Г А А
Третий триплет ( антикодон тРНК) ЦУУ , соответствует кодону на иРНК ГАА (по принципу комплементарности), по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота ГЛУ, которую переносит данная тРНК.
Ответ: тРНК УАУЦГАЦУУГЦЦУГА
аминокислота ГЛУ

ДНК содержит 1230 нуклеотидных остатков. Сколько аминокислот будет входить в

состав белка?
Дано: 1230 нуклеотидов
Найти: количество аминокислот
Решение:
Одной аминокислоте соответствует 3 нуклеотида, поэтому 1230:3= 410 аминокислот.
Ответ: 410 аминокислот.
 
Сколько нуклеотидов содержит ген, кодирующий белок из 210 аминокислот?

и число нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок, если

в процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК.
Дано: 30тРНК
Найти: число аминокислот, триплетов, нуклеотидов в гене
Решение:
Ответ: аминокислот 30, триплетов 30, 90 нуклеотидов

гена, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100,

а расстояние между соседними нуклеотидами в цепи ДНК составляет 0, 34 нм.
Дано: масса белка - 40000
масса аминокислоты - 100
расстояние между нуклеотидами 0,34нм
Найти: длину гена
Решение:
Ответ: длина гена 408нм

раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную

массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты -110, а нуклеотида - 300.
Дано:
100 аминокислот,
молекулярная масса аминокислоты -110,
молекулярная масса нуклеотида - 300.
Найти : во сколько раз масса гена превышает массу белка.
Решение:
1) Так как ген - это участок ДНК, состоящий из нуклеотидов, то определим их количество: аминокислот 100, одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида , то 100х3=300 нуклеотидов.
2) Белок состоит из аминокислот. Молекулярная масса белка 100х110=11000,
3) Ген состоит из нуклеотидов. Молекулярная масса гена 300х300=90000
4) Молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка: 90000: 11000=8 раз
Ответ : в 8 раз

структура инсулина, если молекула инсулина содержит 51 аминокислоту, а один

нуклеотид занимает 0,34 нм в цепи ДНК? Какое число молекул тРНК необходимо для переноса этого количества аминокислот к месту синтеза? (Следует учитывать, что одна тРНК доставляет к рибосоме одну аминокислоту.) Ответ поясните.
Ответ: длина ДНК 52 нм , 51 молекула тРНК

глюкоза ( Е

)
2. Бескислородный « гликолиз» ( в цитоплазме)
глюкоза 2 ПВК + 2АТФ
3 . Кислородный «дыхание» ( в митохондриях)
ПВК СО2 +Н 2О + 36 АТФ

1 глюкоза = 38 АТФ

пировиноградной кислоты. Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и

сколько молекул АТФ образуется при полном окислении?
Дано: 42 ПВК
Найти: кол-во глюкозы, кол-во АТФ при полном окислении.
Решение:
1) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием 2-х молекул пировиноградной кислоты (ПВК), следовательно, гликолизу подверглось: 42 : 2 = 21 молекула глюкозы;
2) при полном окислении одной молекулы глюкозы (бескислородный и кислородный этапы) образуется 38 молекул АТФ;
3) при окислении 21 молекулы образуется: 21 × 38 = 798 молекул АТФ.
Ответ: 21 молекула глюкозы, 798 молекул АТФ

клетки человека составляет около 6-10 -9 мг. Определите, чему равна

масса всех молекул ДНК в ядре при овогенезе перед началом деления, в конце телофазы мейоза I и мейоза II. Объясните полученные результаты.
Решение:
1)перед началом деления в процессе репликации число ДНК удваивается и масса ДНК равна 2 • 6 . 10 -9 = 12 . 10 -9 мг;
2)первое деление мейоза редукционное, число хромосом становится в 2 раза меньше, но каждая хромосома состоит из двух молекул ДНК (сестринских хроматид), поэтому в телофазе мейоза I масса ДНК равна 12 . 10 -9 : 2 = 6 . 10-9 мг;
3)после мейоза II каждое ядро в клетке содержит однохроматидные хромосомы гаплоидного набора, поэтому в телофазе мейоза II масса ДНК равна 6 . 10-9 : 2 = 3. 10-9 мг
Ответ: 1)перед началом деления масса ДНК = 12 . 10 -9 мг
2) в телофазе мейоза I масса ДНК = 6 . 10-9 мг;
3) В телофазе мейоза II масса = 3. 10-9 мг

Можно ли рассчитать процентное содержание аденина в этой РНК? 2. Какое

количество нуклеотидов содержится в мРНК, кодирующей полипептид, молекулярная масса которого равна 27кДа, если молекулярная масса одной аминокислоты в белке составляет примерно 100 Да? 3. Имеется молекула ДНК следующего вида:

Где цифрами условно обозначен порядок триплетов, а
буквами А и Б отдельные нити молекулы ДНК. Известно,
что эта ДНК обеспечивает синтез полипептида,
состоящего из 5 аминокислот. Какая нить ДНК, с какого
кодона, и в каком направлении должна транскрибироваться?

концы для молекулы ДНК, мРНК и тРНК.

с нуклеотида А в мРНК, происходит слева направо и продолжается

до конца. Определите:
- Последовательность синтезируемой м РНК;
- Последовательности аминокислот в полипептиде;
- как измениться структура белка если произойдет делеция третьего нуклеотида на не кодирующей нити?

фрагментов ДНК членов одной семьи (отец, мать и 9 детей).

Отец и 6 детей (3,5,7,8,10,11) в этой семье имеют симптомы наследственного заболевания – хореи Гентингтона. У отца болезнь проявилась в 40 лет, возраст детей с первыми симптомами заболевания указан на рисунке возле соответствующих фрагментов ДНК. Какова вероятность заболевания 4,6 и 9 ребенка?

одинаковых несмысловых (интроны) участков, причем интроны состоят из 120 нуклеотидов

каждый, а весь ген имеет 1470 нуклеотидов. Сколько кодонов будет иметь про-мРНК, каждый экзон, мРНК и белок, закодированный в этом гене?
8. Исследования показали, что нуклеотидный состав мРНК следующий: 30% приходится на гуанин, 10% – на цитозин, 16% – на аденин и 44% – на урацил. Определите процентный состав по нуклеотидам той части ДНК, слепком которой является изученная мРНК.