Контент-платформа Pandia:     2 872 000 материалов , 128 197 пользователей.     Регистрация


Загадки молекулярной биологии

 просмотров

IV Всероссийский дистанционный конкурс

«Загадки молекулярной биологии»

Райова Мира, ученица 11 А класса МОБУ «СОШ №2»г. Соль-Илецка

Задание № 1 (до 20 баллов)

Участок молекулы ДНК имеет следующее расположение нуклеотидов:

5/-Ц-А-Ц-Г-Т-Ц-Ц-Т-А-А-Ц-Ц-Т-Т-Т-Т-Г-А-Ц-Г-А-А-Ц-А-Ц-Г-А-Т-Г-А-Т-Г-А-А-Ц-Т-3/

Вопросы:

1.  Определите количество нуклеотидов, содержащих аденин в этом фрагменте ДНК. Определите коэффициент специфичности ее нуклеотидного состава.

Величину отношения содержания суммы гуанина и цитозина к сумме содержания аденина и тимина, характеризующую нуклеотидный состав данного вида ДНК, принято называть коэффициентом специфичности. Каждая ДНК имеет характерный коэффициент специфичности, который может изменяться в пределах от 0,3 до 2,8.

Количество нуклеотидов аденина, содержащихся в этом фрагменте ДНК – 11 – в исходной цепочки, если построить вторую цепочку, то в ней количество нуклеотидов с аденином будет равно 9, так как в первой цепочки содержится 9 нуклеотидов с тимином. По принципуу комплементарности тимин равен аденину, значит во второй цепочки аденина -9. А в двух цепочках данной молекулы ДНК содержится 11+9 =20 нуклеотидов

В данном фрагменте ДНК содержится 10 нуклеотидов с цитозином, 6 нуклеотидов с гуанином. 11 с аденином и 9 с тимином.

Вычисляем коэффициент специфичности по формуле: Г+Ц/А+Т

10+6/11+9=0,8 коэффициент специфичности

2.  Постройте и-РНК на соответствующей данной нуклеотидной цепочке ДНК. Определите количество в ней нуклеотидов, содержащих урацил?

ДНК 5/-Ц-А-Ц-Г-Т-Ц-Ц-Т-А-А-Ц-Ц-Т-Т-Т-Т-Г-А-Ц-Г-А-А-Ц-А-Ц-Г-А-Т-Г-А-Т-Г-А-А-Ц-Т-3/

РНК/- Г-У-Г-Ц-А-Г-Г-А-У-У-Г-Г-А-А-А-А-Ц-У-Г-Ц-У-У-Г-У-Г-Ц-У-А-Ц-У-А-Ц-У-У-Г-А

Количество нуклеотидов в РНК соответствует количеству аденина в предложенном фрагменте ДНК (т. к. аденин в ДНК соответствует урацилу в РНК), значит урациловых нуклеотидов =11

3.  Постройте полипептидную цепь, соответствующую данной нуклеотидной цепочке ДНК. Определите количество аминокислот в данном белке? Сколько молекул триптофана в нем содержится? Сколько молекул глутамина в нем содержится?

Последовательность аминокислот, закодированных в данном фрагменте ДНК определим с помощью таблицы генетического кода:

Вал-глн-тир-три-лиз-тре-ала-цис-ала-тре-тре-стоп-кодон

Количество аминокислот равно 11 и один стоп кодон. Количество аминокислот можно посчитать следующим способом один триплет=трем нуклеотидам=одной аминокислоте. Всего дано 36 нуклеотидов. 36/3=12 аминокислот, но последний кодон бессмыссленный, поэтому аминокислот 11.

В данной молек молекула глутамина, 2 молекулы аланина, и три молекулы треонина

4.  Выпишите все т-РНК, участвующие в данном биосинтезе. Сколько разных типов т-РНК принимает в нем участие?

тРНК, участвующие в данном биосинтезе будут иметь следующие антикодоны:

ЦАЦ, ГУЦ, ЦУА, AЦЦ, УУУ, УГА – будет транспортировать аминокислоту трижды (т. к. в ДНК закодировано три аминокислоты, соответствующей данной тРНК - треонин),ЦГА-2 раза встречается данная тРНК,( т. к. в ДНК закодирована информация о аланине два раза)

Поскольку в данном фрагменте ДНК содержится 12 триплетов, значит и т РНК должно быть 12. (Так как одну аминокислоту переносит одна тРНК с антикодоном, соответствующим иРНК.) Но в участке ДНК триплет ТГА повторяется трижды, значит этот триплет будет соответствовать одной т РНК, следовательно тРНК необходимых для синтеза данного белка необходимо будет только 10. Кроме того, в ДНК повторяется аминокислота аланин дважды, значит одна тРНК будет переносить аланин два раза. 10-1=9.

Всего 9 типов тРНК будут участвовать в синтезе данного белка.

5.  Существуют ли другие способы кодирования белка, соответствующего данному участку ДНК? Если нет, то почему? Если да, то, как это возможно, и сколько существует вариантов?

Белки состоят из аминокислот, каждая из которых кодируется последовательностью из трёх оснований. Одна и та же аминокислота может быть закодирована несколькими тройками оснований. Чтобы ответить на вопрос, разобьем всю последовательность на тройки и определим аминокислоты, закодированные этими тройками.

Тройка оснований

Аминокислота

Количество вариантов кодирования аминокислоты

Ц-А-Ц

Валин

4

Г-Т-Ц

Глн

2

Ц-Т-А

Тирозин

2

А-Ц-Ц

Триптофан

1

Т-Т-Т

Лизин

2

Т-Г-А

Треонин

4

Ц-Г-А

Аланин

4

А-Ц-А

Цистидин

2

Ц-Г-А

Аланин

4

Т-Г-А

Треонин

4

Т-Г-А

Треонин

4

А-Ц-Т

Стоп кодон

3

Для каждой аминокислоты запишем количество вариантов кодирования этой аминокислоты (третий столбец). Тогда количество возможных способов кодирования этого участка ДНК равно произведению количества вариантов кодирования отдельных участков, т. е. 4*2*2*1*2*4*4*2*4*4*4*3= 196608

Задание № 2 (до 20 баллов)

У человека, имеющего заболевание серповидноклеточная анемия (СКА), красные кровяные клетки - эритроциты имеют форму серпа. Причина такой аномалии - генная мутация, связанная с заменой всего лишь одной пары азотистых оснований в молекуле ДНК, кодирующей β - цепи белка гемоглобина.

Участок, кодирующий нормальный гемоглобин (HbA) и содержащийся в эритроцитах человека, определяется следующей последовательностью нуклеотидов смысловой цепи ДНК:

-Ц-А-А-Г-Т-А-Г-А-А-Т-Г-А-Г-Т-Т-Ц-Т-Т-Т-Т-Т-

В шестом триплете молекулы ДНК в результате генной мутации в молекуле гемоглобина глутаминовая кислота меняется на валин, содержащийся в гемоглобине HbS.

Вопросы:

1.  Определите последовательность аминокислот в начальном участке HbA и HbS.

Последовательность аминокислот определим с помощью таблицы генетического кода, где каждый три нуклеотида шифруют одну аминокислоту.

На начальном участке HbA -Ц-А-А-Г-Т-А-Г-А-А-Т-Г-А-Г-Т-Т-Ц-Т-Т-Т-Т-Т - последовательность аминокислот будет следующая: Вал-гис-лей-тре-глн-глу-лиз

Так как сказано, что в результате генной мутации глутаминовая кислота заменяется на валин в шестом триплете, значит последовательность аминокислот на начальном участке HbS будет следующая Вал-гис-лей-тре-глн-вал-лиз.

2.  Выясните и опишите, какие изменения произошли в ДНК.

Так как известно, что произошла генная мутация в шестом триплете, в результате чего поменялась глутаминовая аминокислота на валин, выясним, что произошло с триплетом, кодирующим данную аминокислоту. Скорее всего, произошла замена второго нуклеотида тимина на гуаниновый нуклеотид. Тогда последовательность нуклеотидов в данном триплете будет ЦГТ вместо ЦТТ.

Таким образом, участок ДНК, кодирующий гемоглобин HbS будет следующим

-Ц-А-А-Г-Т-А-Г-А-А-Т-Г-А-Г-Т-Т-Ц-Г-Т-Т-Т-Т-

Задание № 3 (до 20 баллов)

Известно, что мышцы ног бегуна при беге на длинные дистанции со средней скоростью за 1 мин. расходуюткдж энергии.

Вопросы:

1.  Определите, сколько глюкозы (в граммах) израсходуют мышцы ног за 25 мин. бега, при условии, что кислород к мышцам доставляется кровью в достаточном количестве?

Нам известно, что за 1 минуту мышцы бегуна расходуют 25 кДЖ энергии, значит за 25 минут они израсходуют 25кДЖ*25 минут=625 кДЖ.

Известно, что при расщеплении 1 грамма глюкозы выделяется 17,6 кДЖ. Значит, чтобы выяснить количество глюкозы, необходимой для выделения 625 кДЖ надо 625/17,6кДЖ=35,5 граммов глюкозы.

2.  Определите, сколько глюкозы (в граммах) израсходуют мышцы ног за 1,5 часа бега (при тех же условиях)?

1,5 часа бега – это 90 минут.

За 90 минут израсходуется следующее количество энергии 90*25 кДЖ=2250 кДЖ

Что бы вычислить количество глюкозы 2250кДЖ/17,6кДЖ=127,8 грамм глюкозы

Задание № 4 (до 20 баллов)

Известно, что фрагмент кодирующей цепи гена ДНК лабораторной белой мыши содержит 1800 нуклеотидов. Из них 600 приходятся на интроны. Экзоны данного фрагмента гена содержат 300 - адениловых нуклеотидов, 200 - тимидиловых нуклеотидов, 100 - гуаниловых нуклеотидов.

Вопросы:

1.  Определите длину данного фрагмента молекулы ДНК;

Длина одного нуклеотида в цепи ДНК =0,34 нм.

Длинна фрагмента молекулы ДНК, состоящего из 1800 нуклеотидов*0,34 нм =612 нм.

2.  Подсчитайте количество кодонов в зрелой и-РНК, соответствующей данному фрагменту молекулы ДНК;

В молекуле ДНК интроны – некодирующие участки ДНК, которые при сплайсинге вырезаются. Экзоны – этокодирующие участки, они остаются в зрелой иРНК.

Т. к. всего 1800 нуклеотидов, из них 600 нуклеотидов – это интроны, значит на экзоны приходится 1200 нуклеотидов. Один кодон или триплет состоит из трех нуклеотидов, значит, чтобы узнать количество коднов надо 1200/3=600 кодонов или триплетов, содержит зрелая и РНК.

3.  Вычислите процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой и-РНК

Т. к. всего 1800 нуклеотидов и из них 600 приходится на интроны, значит в зрелой иРНК будет содержатся 1200 нуклеотидов.

Из 1200 нуклеотидов 300 приходится на адениловые, 200 на тимидиловые, 100 на гуаниловые, а оставшиеся 00-100) приходятся на цитидиловые.

Что бы вычислить проццентное соотношение воспользуемся пропорциями:

·  Вычисляем процент адениловых

1200=100%/300А=Х%

300*100%/1200=25% на адениловые.

·  Вычисляем процент тимидиловых

1200=100%/200Т=Х%

200*100%/1200==17% тимидиловых

·  Вычисляем процент гуаниловых

1200=100%/100Г=Х%

100%*100/1200 = 8%

·  На цитидиловые приходится 50%

1200=100%/600Ц=Х%

100%*600/1200 = 50%

Итак, на А=25%, Т=17%, Г=8%, Ц=50%

4.  Определите количество аминокислот в соответствующем фрагменте молекулы белка.

1 аминокислоту кодирует один триплет, было выяснено, что в данном фрагменте зрелой иРНК содержится 600 триплетов, следовательно 600 аминокислот кодирует данный фрагмент.

Задание № 5 (до 20 баллов)

В результате исследования выяснили, что во фрагменте кодирующей цепи гена ДНК растения содержится 30% гуаниловых, 25% адениловых, 45% цитидиловых нуклеотидов, а его длина составляет 122,4 нм.

Вопросы:

1.  Рассчитайте, какое количество аминокислот будет содержаться во фрагменте молекулы белка, кодируемого этим геном?

1 аминокислоту кодирует три нуклеотида, чтобы определить количество нуклеотидов необходимо общую длину ДНК 122,4нм разделить на длину одного нуклеотида 0,34 нм.

122,4нм/0,34 нм=42 нуклеотида. Если известно, что ген состоит из 42 нуклеотидов, легко посчитать количество аминокислот 42:3=14 аминокислот. (1 амк=3 нуклеотида)

2.  Определите, какое количество нуклеотидов каждого вида содержится на данном участке ДНК?

Чтобы определить количество каждого вида нуклеотидов воспользуемся правилом пропорции.

·  Определяем число гуаниловых нуклеотидов

42=100%

Х=30%

Х=42*30%/100%=13 Г.

·  Определяем число адениловых нуклеотидов

42=100%

Х=25%

Х=42*25%/100%=10А

·  Определяем число цитидиловых нуклеотидов

42=100%

Х=45%

Х=42*45%/100%=19А

Итого: Гуаниловых нуклеотидов 13, адениловых нуклеотидов -10, цитидиловых нуклеотидов – 19. Всего=42 (13+10+19)



Мы в соцсетях:


Подпишитесь на рассылку:
Посмотрите по Вашей теме:

Атомы и молекулы
так чрезвычайно малы, но так невероятно важны

Молекула


Биология


Смотрите полные списки: Профессии

Профессии: Гуманитарии



Проекты по теме:

Биология
Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства