VII Всероссийский конкурс «Загадки молекулярной биологии

VII Всероссийский конкурс
«Загадки молекулярной биологии»
Одна из лучших работ участников конкурса:
Школина Татьяна,
Красноярский край
МБОУ
"Кортузская
СОШ",
с.
Кортуз,
Задание №1.
Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент
молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК,
имеет следующую последовательность нуклеотидов: –ЦГТ–ТГГ–ГЦТ–АГГ–
ЦТТ–.
Вопросы:
1. Определите нуклеотидную последовательность участка тРНК,
который синтезируется на данном фрагменте?
2. Определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в
процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует
антикодону тРНК?
3. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу
генетического кода.
Дано:
Решение:
Фрагмент молекулы
1. По фрагменту молекулы ДНК , определяем
ДНК, на которой
нуклеотидную последовательность участка
синтезируется участок
тРНК, который синтезируется на данном
центральной петли тРНК,
фрагменте.
имеет следующую
ДНК:–ЦГТ–ТГГ–ГЦТ–АГГ–ЦТТ–
последовательность
тРНК:: –ГЦА–АЦЦ–ЦГА–УЦЦ–ГАА–
нуклеотидов: –ЦГТ–
2. Определяем аминокислоту, которую будет
ТГГ–ГЦТ–АГГ–ЦТТ–.
переносить эта тРНК в процессе биосинтеза
белка, если третий триплет соответствует
антикодону тРНК.
Найти:
иРНК:–ЦГУ–УГГ–ГЦУ–АГГ–ЦУУ–
1. Нуклеотидную
третий треплет –ГЦУ–аланин.
последовательнос
3. Нуклеотидная последовательность антикодона
ть участка тРНК.
тРНК – ЦГА, что соответствует кодону иРНК –
2. Аминокислоту,
ГЦУ по правилу комплементарности.
которую будет
переносить эта
2 вариант решения с учетом штрих концов:
тРНК в процессе
1. По фрагменту молекулы ДНК , определяем
биосинтеза белка,
нуклеотидную последовательность участка
если третий
тРНК, который синтезируется на данном
триплет
фрагменте.
соответствует
антикодону тРНК. ДНК: 3'–ЦГТ–ТГГ–ГЦТ–АГГ–ЦТТ–5',
тРНК: 5'–ГЦА–АЦЦ–ЦГА–УЦЦ–ГАА–3'. На ДНК с 3'
конца строится тРНК с 5' – конца:
2. Определяем аминокислоту, которую будет
переносить эта тРНК в процессе биосинтеза
белка, если третий триплет соответствует
антикодону тРНК. -ЦГАопределяем иРНК: 5'–УЦГ–3', аминокислота
серин.
Ответ:
1. Нуклеотидная последовательность участка тРНК: –ГЦА–АЦЦ–ЦГА–УЦЦ–
ГАА–
2. Аминокислота, которую будет переносить тРНК в процессе биосинтеза
белка, если третий триплет соответствует кодону иРНК: –ГЦУ– аланин.
Ответ (2 вариант с учетом штрих концов):
1. Нуклеотидная последовательность участка тРНК: 5'–ГЦА–АЦЦ–ЦГА–УЦЦ–
ГАА–3'.
2. Аминокислота, которую будет переносить тРНК в процессе биосинтеза белка,
если третий триплет соответствует кодону иРНК: 5'–УЦГ–3', аминокислота серин.
Ответ:
1. Нуклеотидная последовательность участка тРНК: –ГЦА–АЦЦ–ЦГА–УЦЦ–ГАА–
2. Аминокислота, которую будет переносить тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий
триплет соответствует кодону иРНК: –ГЦУ– аланин.
Ответ (2 вариант с учетом штрих концов):
1. Нуклеотидная последовательность участка тРНК: 5'–ГЦА–АЦЦ–ЦГА–УЦЦ–ГАА–3'
2. Аминокислота, которую будет переносить тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий
триплет соответствует кодону иРНК: 5'–УЦГ–3', аминокислота серин.
Задание №2.
В кодовом триплете –ГАА– молекулы ДНК (с которой синтезируются тРНК
в процессе транскрипции) закодирован антикодон тРНК.
Вопросы:
1. Определите нуклеотидную последовательность антикодона
тРНК;
2. Определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в
процессе биосинтеза белка.
3. В процессе определения аминокислоты обратите внимание на
специфику реальных механизмов транскрипции и трансляции и
учтите её при решении задачи.
Дано:
Кодовый триплет–ГАА–
молекулы ДНК.
Найти:
1. Нуклеотидную
последовательнос
ть антикодона
тРНК.
2. Аминокислоту
тРНК
Решение:
1. ДНК: –ГАА–
антикодон на тРНК: –ЦУУ–
кодон на иРНК: –ГАА–
2. Аминокислота , соответствующая кодону иРНК
ГАА – глутаминовая кислота.
2 вариант решения с учетом штрих концов:
1. ДНК: 3'–ГАА–5', следовательно,
антикодон на тРНК: 5'–ЦУУ–3', следовательно
кодон на иРНК: 5'–ААГ–3'
2. Аминокислота , соответствующая кодону иРНК
-ААГ –лизин
Ответ:
1. Нуклеотидную последовательность антикодона тРНК: ЦУУ.
2. Аминокислота, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза
белка: ГАА – глутаминовая кислота.
Ответ (2 вариант с учетом штрих концов):
1. ДНК: 3'–ГАА–5'
антикодон на тРНК: 5'–ЦУУ–3', кодон на иРНК: 5'–ААГ–3'
2. Аминокислота , соответствующая кодону иРНК -ААГ–, лизин
Ответ:
1. Нуклеотидную последовательность антикодона тРНК: ЦУУ.
2. Аминокислота, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка: ГАА –
глутаминовая кислота.
Ответ (2 вариант с учетом штрих концов):
1. ДНК: 3'–ГАА–5' , антикодон на тРНК: 5'–ЦУУ–3' , кодон на иРНК: 5'–ААГ–3'
2. Аминокислота , соответствующая кодону иРНК -ААГ –лизин
Задание №3.
Известно, что фрагмент кодирующей цепи ДНК гена 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;
2. Подсчитайте количество кодонов в зрелой и-РНК,
соответствующей данному фрагменту молекулы ДНК;
3. Вычислите процентное содержание нуклеотидов каждого вида в
зрелой и-РНК;
4. Определите количество аминокислот в соответствующем
фрагменте молекулы белка.
5.
Дано:
Фрагмент кодирующей
цепи ДНК гена
лабораторной белой
мыши содержит 1800
нуклеотидов.
600 интроны.
Экзоны: 300
адениловых
нуклеотидов.
200 тимидиловых
нуклеотидов.
100 гуаниловых
нуклеотидов.
Найти:
1. L данного
фрагмента
молекулы ДНК.
2. Количество
кодонов в
зрелой и-РНК.
3. Процентное
содержание
нуклеотидов
Решение:
1. L одного нуклеотида в цепи ДНК = 0,34нм.
L фрагмента молекулы ДНК, состоящего из 1800
нуклеотидов , 1800 * 0,34 = 612 нм.
2. В молекуле ДНК интроны – не кодирующие участки
ДНК, которые при сплайсинге вырезаются.
Экзоны – это кодирующие 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 кодонов, надо 1200/3=400
кодонов или триплетов, содержит зрелая иРНК.
3. Т. к. всего 1800 нуклеотидов и из них 600
приходится на интроны, значит в зрелой иРНК
будет содержатся 1200 нуклеотидов. Зрелая иРНК
образуется в процессе сплайсинга при сшивании
только экзонов (кодирующих участков).
В ДНК: из 1200 нуклеотидов 300 приходится на
адениловые, 200 на тимидиловые, 100 на
гуаниловые, а оставшиеся 600 приходятся на
цитидиловые.
Чтобы вычислить процентное соотношение
каждого вида в
зрелой и-РНК.
4. Количество
аминокислот в
соответствующе
м фрагменте
молекулы белка.
нуклеотидов в иРНК, воспользуемся пропорциями:
· Вычисляем процент урациловых
1200-100%
300У-Х%
300*100%/1200=25% на урациловые.
· Вычисляем процент адениловых
1200-100%
200А-Х%
200*100%/1200==17% на адениловые.
· Вычисляем процент цитидиловых
1200-100%
100Ц-Х%
100%*100/1200 = 8% на цитидиловые.
· Вычисляем процент гуаниловых
1200-100%
600Г-Х%
100%*600/1200 = 50% на гуаниловые
Итак, на У=25%, А=17%, Ц=8%, Г=50%
4. Одну аминокислоту кодирует один триплет, было
выяснено, что в данном фрагменте зрелой иРНК
содержится 400 триплетов, следовательно , 400
аминокислот кодирует данный фрагмент.
2 вариант решения с учетом того, что: 1 цепь- это
кодирующая ДНК, строим 2 цепь- это матричная ДНКс нее строим иРНК: следовательно меняем А на Т затем на
У и т.д.
Чтобы вычислить процентное соотношение нуклеотидов в
иРНК, воспользуемся пропорциями:
· Вычисляем процент адениловых (А-Т-А)
1200-100%
300А-Х%
300*100%/1200=25% на адениловые.
· Вычисляем процент урациловых (Т-А-У)
1200-100%
200У-Х%
200*100%/1200==17% на урациловые.
· Вычисляем процент гуаниловых (Г-Ц-Г)
1200-100%
100Г-Х%
100%*100/1200 = 8% на гуаниловые.
· Вычисляем процент цитидиловых (Ц-Г-Ц)
1200-100%
600Ц-Х%
100%*600/1200 = 50% на цитидиловые
Итак, на А=25%, У=17%, Г=8%, Ц=50%
Длина фрагмента ДНК, количество кодонов в иРНК и
количество аминокислот в белке останутся как в 1 решении.
Ответ:1. L данного фрагмента молекулы ДНК = 612 нм.
2. Количество кодонов в зрелой и-РНК = 400.
3. Процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой и-РНК:
У=25%, А=17%, Ц=8%, Г=50%
4. Количество аминокислот в соответствующем фрагменте молекулы белка =
400 аминокислот.
2 вариант ответа с учетом того, что: 1 цепь- это кодирующая ДНК, строим 2
цепь- это матричная ДНК- с нее строим иРНК:
1. L данного фрагмента молекулы ДНК = 612 нм.
2. Количество кодонов в зрелой и-РНК = 400.
3. Процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой и-РНК: А=25%,
У=17%, Г=8%, Ц=50%
Ответ:
1. L данного фрагмента молекулы ДНК = 612 нм.
2. Количество кодонов в зрелой и-РНК = 400.
3. Процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой и-РНК: У=25%, А=17%,
Ц=8%, Г=50%
4. Количество аминокислот в соответствующем фрагменте молекулы белка = 400
аминокислот.
2 вариант ответа с учетом того, что: 1 цепь- это кодирующая ДНК, строим 2 цепь- это
матричная ДНК- с нее строим иРНК:
1. L данного фрагмента молекулы ДНК = 612 нм.
2. Количество кодонов в зрелой и-РНК = 400.
3. Процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой и-РНК: А=25%, У=17%, Г=8%,
Ц=50%
Задание №4.
Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент
молекулы ДНК, на которой синтезируется центральный участок одной из
функциональных петель рРНК, имеет следующую последовательность
нуклеотидов: –АТГ–ГЦЦ–ЦАА–АЦГ–ГЦТ–.
Вопросы:
1. Определите нуклеотидную последовательность участка рРНК,
который синтезируется на данном фрагменте?
2. Если это возможно, то определите аминокислоту(-ы), которая
будет соответствовать данной нуклеотидной
последовательности?
3. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу
генетического кода, если в этом есть необходимость.
Дано:
Решение:
Фрагмент молекулы
1. Зная ДНК: –АТГ–ГЦЦ–ЦАА–АЦГ–ГЦТ–
ДНК.
строим
рРНК: –УАЦ–ЦГГ–ГУУ–УГЦ–ЦГА–
Найти:
2. Белок можно определить непосредственно
1. Нуклеотидную
только по иРНК, пользуясь таблицей
последовательнос
генетического когда.
ть участка рРНК.
2. Определить
аминокислоту.
Ответ:
1. Нуклеотидная последовательность участка рРНК: –УАЦ–ЦГГ–ГУУ–УГЦ–
ЦГА–
2. Белок можно определить непосредственно только по иРНК, пользуясь таблицей
генетического когда.
Ответ:
1. Нуклеотидная последовательность участка рРНК: –УАЦ–ЦГГ–ГУУ–УГЦ–ЦГА–
2. Белок можно определить непосредственно только по иРНК, пользуясь таблицей генетического
когда.
Задание №5.
Общая масса молекул ДНК в 32 хромосомах ядра тетраплоидной
соматической клетки высокопродуктивной сельскохозяйственной культуры
составляет 8∙10−9 мг.
Вопросы:
1. Определите, чему будет равна масса всех молекул ДНК в ядрах в
конце интерфазы?
2. Определите, чему будет равна масса всех молекул ДНК в ядрах в
конце телофазы мейоза I?
3. Определите, чему будет равна масса всех молекул ДНК в ядрах в
конце телофазы мейоза II?
4. Ответ поясните.
Дано:
Решение:
масса молекул ДНК в
1. Масса молекул ДНК в конце интерфазы: 2 *
32
8∙10−9= 16∙10−9мг.(за счет удвоения молекул
хромосомахсоставляет
ДНК)
8∙10−9 мг.
2. Масса всех молекул ДНК в ядрах в конце
телофазы мейоза I: 2 * 8∙10−9 мг (в конце
Найти:
телофазы I, образуются две клетки с набором
1. Массу всех
2n.)
молекул ДНК в
3. Масса всех молекул ДНК в ядрах в конце
ядрах в конце
телофазы мейоза II: 4 * 4∙10−9 мг. (за счёт
интерфазы.
расхождения хроматид и образования четырёх
2. Массу всех
гаплоидных клеток)
молекул ДНК в
ядрах в конце
телофазы
мейоза I.
3. Массу всех
молекул ДНК в
ядрах в конце
телофазы
мейоза II.
Ответ:
1. Масса молекул ДНК в конце интерфазы: 2 * 8∙10−9= 16∙10−9мг.(за счет
удвоения молекул ДНК)
2. Масса всех молекул ДНК в ядрах в конце телофазы мейоза I: 2 * 8∙10−9
мг. (в конце телофазы I, образуются две клетки с набором 2n.)
3. Масса всех молекул ДНК в ядрах в конце телофазы мейоза II: 4 * 4∙10−9
мг. (за счёт расхождения хроматид и образования четырёх гаплоидных
клеток)
Ответ:
1. Масса молекул ДНК в конце интерфазы: 2 * 8∙10−9= 16∙10−9мг.(за счет удвоения молекул
ДНК)
2. Масса всех молекул ДНК в ядрах в конце телофазы мейоза I: 2 * 8∙10−9 мг. (в конце
телофазы I, образуются две клетки с набором 2n.)
3. Масса всех молекул ДНК в ядрах в конце телофазы мейоза II: 4 * 4∙10−9 мг. (за счёт
расхождения хроматид и образования четырёх гаплоидных клеток)