Загадки молекулярної біології, контент-платформа

IVВсеукраінскій дистанційний конкурс

Райова Миру, учениця 11 А класу МОБУ «ЗОШ №2» м. Сіль-Илецка

Завдання № 1 (до 20 балів)

Ділянка молекули ДНК має наступне розташування нуклеотидів:

1.Определите кількість нуклеотидів, що містять аденін в цьому фрагменті ДНК. Визначте коефіцієнт специфічності її нуклеотидного складу.

Величину відносини змісту суми гуаніну і цитозину до суми змісту аденіну і тиміну, що характеризує нуклеотідний складу даного виду ДНК, прийнято називати коефіцієнтом специфічності. Кожна ДНК має характерний коефіцієнт специфічності, який може змінюватися в межах від 0,3 до 2,8.

Кількість нуклеотидів аденіну, що містяться в цьому фрагменті ДНК - 11 - в початкового ланцюжка, якщо побудувати другу ланцюжок, то в ній кількість нуклеотидів з аденін дорівнюватиме 9, так як в першій ланцюжка міститься 9 нуклеотидів з тиміном. За прінціпуу комплементарності тимін дорівнює аденіну, значить у другій ланцюжка аденина -9. А в двох ланцюжках даної молекули ДНК міститься 11 + 9 = 20 нуклеотидів

У цьому фрагменті ДНК міститься 10 нуклеотидів з цитозином, 6 нуклеотидів з гуаніном. 11 з аденін і 9 з тиміном.

Обчислюємо коефіцієнт специфічності за формулою: Г + Ц / А + Т

10 + 6/11 + 9 = 0,8 коефіцієнт специфічності

2.Постройте і-РНК на відповідній даній нуклеотидной ланцюжку ДНК. Визначте кількість в ній нуклеотидів, що містять урацил?

Кількість нуклеотидів в РНК відповідає кількості аденіну в запропонованому фрагменті ДНК (т. К. Аденін в ДНК відповідає урацилу в РНК), значить урацілових нуклеотидів = 11

3.Постройте поліпептидний ланцюг, що відповідає даній нуклеотидной ланцюжку ДНК. Визначте кількість амінокислот в даному білку? Скільки молекул триптофану в ньому міститься? Скільки молекул глутаміну в ньому міститься?

Послідовність амінокислот, закодованих в даному фрагменті ДНК визначимо за допомогою таблиці генетичного коду:

Кількість амінокислот дорівнює 11 і один стоп кодон. Кількість амінокислот можна порахувати наступним способом один триплет = трьом нуклеотидам = одній амінокислоті. Всього дано 36 нуклеотидів. 36/3 = 12 амінокислот, але останній кодон бессмиссленний, тому амінокислот 11.

У даній молек молекула глутаміну, 2 молекули аланіну, і три молекули треонина

4.Випішіте все т-РНК, які беруть участь в даному біосинтезі. Скільки різних типів т-РНК приймає в ньому участь?

тРНК, які беруть участь в даному біосинтезі матимуть такі Антикодон:

Цяць, ГУЦ, ЦУА, AЦЦ, УУУ, УГА - буде транспортувати амінокислоту тричі (т. К. В ДНК закодовано три амінокислоти, відповідної даної тРНК - треонін), ЦДА-2 рази зустрічається дана тРНК, (т. К. В ДНК закодована інформація про аланином два рази)

Оскільки в даному фрагменті ДНК міститься 12 триплетів, значить і т РНК має бути 12. (Так як одну амінокислоту переносить одна тРНК з антикодоном, відповідним іРНК.) Але в ділянці ДНК триплет ТГА повторюється тричі, значить цей триплет буде відповідати одній т РНК, отже тРНК необхідних для синтезу даного білка необхідно буде тільки 10. Крім того, в ДНК повторюється амінокислота аланін двічі, значить одна тРНК буде переносити аланин два рази. 10-1 = 9.

Всього 9 типів тРНК братимуть участь в синтезі даного білка.

5.Существуют чи інші способи кодування білка, відповідного даній ділянці ДНК? Якщо ні, то чому? Якщо так, то, як це можливо, і скільки існує варіантів?

Білки складаються з амінокислот, кожна з яких кодується послідовністю із трьох підстав. Одна і та ж амінокислота може бути закодована декількома трійками підстав. Щоб відповісти на питання, розіб'ємо всю послідовність на трійки і визначимо амінокислоти, закодовані цими трійками.

Для кожної амінокислоти запишемо кількість варіантів кодування цієї амінокислоти (третій стовпець). Тоді кількість можливих способів кодування цієї ділянки ДНК дорівнює добутку кількості варіантів кодування окремих ділянок, т. Е. 4 * 2 * 2 * 1 * 2 * 4 * 4 * 2 * 4 * 4 * 4 * 3 = 196608

Завдання № 2 (до 20 балів)

У людини, що має захворювання серповидноклеточная анемія (СКА), червоні кров'яні клітини - еритроцити мають форму серпа. Причина такої аномалії - генна мутація, пов'язана з заміною всього лише однієї пари азотистих основ у молекулі ДНК, що кодує # 946; - ланцюги білка гемоглобіну.

Ділянка, що кодує нормальний гемоглобін (HbA) і що міститься в еритроцитах людини, визначається такою послідовністю нуклеотидів смисловий ланцюга ДНК:

У шостому триплеті молекули ДНК в результаті генної мутації в молекулі гемоглобіну глутамінова кислота змінюється на валін, що міститься в гемоглобіні HbS.

1. Визначте послідовність амінокислот у початковому ділянці HbA і HbS.

Послідовність амінокислот визначимо за допомогою таблиці генетичного коду, де кожен три нуклеотиду шифрують одну амінокислоту.

На початковій ділянці HbA Ц-А-А-Г-Т-А-Г-А-А-Т-Г-А-Г-Т-Т-Ц-Т-Т-Т-Т-Т - послідовність амінокислот буде наступна: Вал-гіс-лей-тре-ГЛН-глу-ліз

Так як сказано, що в результаті генної мутації глутамінова кислота замінюється на валін в шостому триплеті, значить послідовність амінокислот на початковій ділянці HbS буде наступна Вал-гіс-лей-тре-ГЛН-вал-ліз.

2. З'ясуйте і опишіть, які зміни відбулися в ДНК.

Так як відомо, що сталася генна мутація в шостому триплеті, в результаті чого змінилася глутамінова амінокислота на валін, з'ясуємо, що сталося з кодоном, кодує дану амінокислоту. Швидше за все, сталася заміна другого нуклеотиду тиміну на гуанінових нуклеотид. Тоді послідовність нуклеотидів в даному триплеті буде ЦГТ замість ЦТТ.

Таким чином, ділянка ДНК, що кодує гемоглобінHbS буде наступним

Завдання № 3 (до 20 балів)

Відомо, що м'язи ніг бігуна при бігу на довгі дистанції із середньою швидкістю за 1 хв. расходуюткдж енергії.

1.Определите, скільки глюкози (в грамах) витратять м'язи ніг за 25 хв. бігу, за умови, що кисень до м'язів доставляється кров'ю в достатній кількості?

Нам відомо, що за 1 хвилину м'язи бігуна витрачають 25 кДж енергії, значить за 25 хвилин вони витратять 25кДЖ * 25 хвилин = 625 кДж.

Відомо, що при розщепленні 1 грама глюкози виділяється 17,6 кДж. Значить, щоб з'ясувати кількість глюкози, необхідної для виділення 625 кДж треба 625 / 17,6кДЖ = 35,5 грамів глюкози.

2.Визначте, скільки глюкози (в грамах) витратять м'язи ніг за 1,5 години бігу (при тих же умовах)?

1,5 години бігу - це 90 хвилин.

За 90 хвилин витратиться таку кількість енергії 90 * 25 кДж = 2250 кДж

Що б обчислити кількість глюкози 2250кДЖ / 17,6кДЖ = 127,8 грам глюкози

Завдання № 4 (до 20 балів)

Відомо, що фрагмент кодує ланцюга гена ДНК лабораторної білої миші містить 1800 нуклеотидів. З них 600 припадають на інтрони. Екзонів даного фрагмента гена містять 300 - аденілових нуклеотидів, 200 - тіміділових нуклеотидів, 100 - гуанілова нуклеотидів.

1.Определите довжину даного фрагмента молекули ДНК;

Довжина одногонуклеотідав ланцюга ДНК = 0,34 нм.

Довжина фрагмента молекули ДНК, що складається Із 1800 нуклеотидів * 0,34 нм = 612 нм.

2.Подсчітайте кількість кодонів в зрілої і-РНК, яка відповідає цьому фрагменту молекули ДНК;

У молекулі ДНК інтрони - некодуючі ділянки ДНК, які при сплайсинге вирізаються. Екзонів - етокодірующіе ділянки, вони залишаються в зрілої іРНК.

Т. к. Всього 1800 нуклеотидів, з них 600 нуклеотидів - це інтрони, значить на Екзони доводиться 1200 нуклеотидів. Один кодон або триплет складається з трьох нуклеотидів, значить, щоб дізнатися кількість Кодня треба 1200/3 = 600 кодонів або триплетів, містить зріла і РНК.

Т. к. Всього 1800 нуклеотидів і з них 600 припадає на інтрони, значить в зрілої іРНК буде містяться 1200 нуклеотидів.

З 1200 нуклеотидів 300 припадає на аденілові, 200 на тіміділових, 100 на гуанілова, а що залишилися 00-100) припадають на цітіділовие.

Що б обчислити проццентное співвідношення скористаємося пропорціями:

Обчислюємо відсоток аденілових

300 * 100% / 1200 = 25% на аденілові.

Обчислюємо відсоток тіміділових

Обчислюємо відсоток гуанілова

· На цітіділовие припадає 50%

Отже, на А = 25%, Т = 17%, Г = 8%, Ц = 50%

4.Визначите кількість амінокислот у відповідному фрагменті молекули білка.

1 амінокислоту кодує один триплет, було з'ясовано, що в даному фрагменті зрілої іРНК міститься 600 триплетів, отже 600 амінокислот кодує даний фрагмент.

Завдання № 5 (до 20 балів)

В результаті дослідження з'ясували, що у фрагменті кодує ланцюга гена ДНК рослини міститься 30% гуанілова, 25% аденілових, 45% цітіділових нуклеотидів, а його довжина становить 122,4 нм.

1. Розрахуйте, яка кількість амінокислот буде міститися у фрагменті молекули білка, кодованого цим геном?

1 амінокислоту кодує три нуклеотиду, щоб визначити кількість нуклеотидів необхідно загальну довжину ДНК 122,4нм розділити на довжину одного нуклеотиду 0,34 нм.

122,4нм / 0,34 нм = 42 нуклеотиду. Якщо відомо, що ген складається з 42 нуклеотидів, легко порахувати кількість амінокислот 42: 3 = 14 амінокислот. (1 АМК = 3 нуклеотиду)

2. Визначте, яка кількість нуклеотидів кожного виду міститься на даній ділянці ДНК?

Щоб визначити кількість кожного виду нуклеотидів скористаємося правилом пропорції.

· Визначаємо число гуанілова нуклеотидів

· Визначаємо число аденілових нуклеотидів

· Визначаємо число цітіділових нуклеотидів