Практическая работа № 1.. Тема. Решение элементарных задач по молекулярной биологии.. Ход работы.. Тема: «Нуклеиновые кислоты». Решение задач по образцу.

Практическая работа № 1.

Тема. Решение элементарных задач по молекулярной биологии.

Цель: научиться решать элементарные задачи по молекулярной биологии.

Ход работы.

Тема: «Нуклеиновые кислоты»

Необходимые пояснения:

1) молекула ДНК состоит из двух цепей нуклеотидов;молекула РНК – из одной;

2) ген – участок молекулы ДНК (двойная спираль);

3) относительная молекулярная масса (Mr) одного нуклеотида принимается за 345оем;

4) расстояние между нуклеотидами в цепи молекулы ДНК (длина (L) одного нуклеотида) – 0, 34 нм;

5) один виток спирали ДНК составляет 10 пар нуклеотидов;

6) принцип комплементарности: А-Т(У); Ц-Г;

7) правила Чаргаффа: ∑(А) = ∑(Т); ∑(Г) = ∑(Ц); ∑(А+Г) =∑(Т+Ц); (А+Т)+(Ц+Г)=100%; А+Г=50%; Т+Ц=50%

И немного математики

Решение задач по образцу.

Задача № 1. Фрагмент первой цепи ДНК имеет следующее строение: ТАЦ АГА ТГГ АГТ ЦГЦ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК и в молекуле и-РНК.

Решение: процессы репликации и транскрипции происходят по принципу комплементарности. В молекуле ДНК А всегда соединяется с Т (А-Т), Ц - с Г (Ц-Г). Цепь РНК синтезируется на цепи ДНК по принципу комплементарности, но не содержит Т-нуклеотидов, отсюда - А-У; Ц-Г.

ДНК: 1-я цепочка: ТАЦ-АГА-ТГГ-АГТ-ЦГЦ

2-я цепочка: АТГ-ТЦТ-АЦЦ-ТЦА-ГЦГ

и-РНК: УАЦ-АГА-УГГ-АГУ-ЦГЦ

Задача № 2. В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 18%. Определите процентное содержание других нуклеотидов (Г, А, Т) в этой ДНК.

Решение:

1) по правилу Чаргаффа Ц=Г. По условию Ц = 18%, следовательно, и Г = 18%;

2) используем формулу (А+Т) + (Ц+Г) = 100%; Подставим данные в формулу:

А + Т + 18% +18% = 100%; А+Т = 100% - 36%; А+Т = 64%;

3) на долю А+Т приходится 64%; А=Т, следовательно, А = 64%: 2 = 32%; и Т = 32%

Ответ: Г=18%; А=32%; Т=32%;

* Второй вариант решения

Используем формулу А+Ц=50% и правило Чаргаффа: А=Т; Ц=Г;

1) по условию Ц = 18%, следовательно, и Г = 18%;

2) А+Ц=50%; подставляем данные в формулу: А+18%=50%; А=50%-18% = 32%;

3) А=Т, А=32%, следовательно и Т=32%;

Ответ: Г и Ц – по 18%, А и Т – по 32%.

Задача № 3. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности:

А–А–Г–Т–Ц–Т–А–Ц–Г–Т–А–Т. Определите

а) процентное содержание всех нуклеотидов в этом фрагменте молекулы ДНК; его б) длину и в) массу.

Решение:

1) достраиваем вторую цепь (по принципу комплементарности А-Т; Ц-Г)

1 цепь ДНК: А–А–Г–Т–Ц–Т–А–Ц–Г–Т–А–Т

2 цепь ДНК: Т–Т- Ц -А-Г- А -Т- Г- Ц-А-Т -А

2) считаем все нуклеотиды в данном фрагменте молекулы. Их 24. Сумма (А+Т+Ц+Г) = 8+8+4+4=24=100%,

из этих нуклеотидов, (из 24), А=8, значит и Т=8. Ц=4, значит Г=4 (правило Чаргаффа: сумма (А) = сумме (Т), Ц=Г)

3) определяем процентное содержание всех типов нуклеотидов. Составляем пропорцию. Определяем % А и Т нуклеотидов. 24 – 100%; 8 – х%; отсюда х = 33,3%; А=Т=33,3%.

4) находим содержание нуклеотидов Г и Ц. (способов несколько)

а) решить с помощью пропорции. Так же, как определяли долю А и Т нуклеотидов;

б) по правилу Чаргаффа А+Г=50%; А=33,3%; Г=50%-33,3%=16,7%; Г=Ц, значит и Ц=16,7%; или

в) А=Т= 33,3%; (А+Т) + (Ц+Г)=100%; 33,3% × 2 + (Ц+Г)=100%; Ц+Г=100%-66,6%; Ц+Г=33,4%; Ц=Г=33,4%:2=16,7%

3) молекула ДНК двуцепочечная, поэтому ее длина равна длине одной цепи: в одной цепи 12 нуклеотидов.

L=12 × 0,34нм = 4,08 нм

4) массу фрагмента ДНК определяем перемножив количество нуклеотидов в данном фрагменте (их 24) на массу одного нуклеотида. Мr_ДНК=24×345=

Ответ: ……….

Задача № 4. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определите: а) сколько других нуклеотидов в этой ДНК? б) какова длина этого фрагмента?

Решение: по правилам Чаргаффа

1) ∑(Г) = ∑(Ц)= 880 (это 22%);

На долю других нуклеотидов приходится 100% – (22%+22%)= 56%, т.е. по 28%;

Для вычисления количества этих нуклеотидов составляем пропорцию:

22% – 880; 28% – х, отсюда х = 1120

2) для определения длины ДНК нужно узнать, сколько нуклеотидов содержится в 1 цепи:

∑(А+Т+Ц+Г) = 100%; 880 + 880 + 1120 + 1120 = 4000 нуклеотидов содержит фрагмент молекулы ДНК (2 цепи).

В одной цепи 4000: 2 = 2000 нуклеотидов.
2000 × 0,34нм = 680(нм) длина фрагмента ДНК.

Ответ:

Задача № 5. Дана молекула ДНК с относительной молекулярной массой 69 000, из них 8625 приходится на долю адениловых нуклеотидов. Найдите количество нуклеотидов А, Т, Ц, Г в этой ДНК и длину этого фрагмента.

Решение:

1) N_общ=69 000: 345 = 200 (всего нуклеотидов в ДНК);

2) N_A= 8625: 345 = 25 (адениловых нуклеотидов в этой ДНК); А=Т=25;

3) ∑(Г+Ц) = 200 – (25+25) = 150, так как Г=Ц, 150:2=75;

4) 200 нуклеотидов в двух цепях, значит в одной цепи – 200:2=100. Длина молекулы ДНК, L=100 × 0,34нм = 34нм

Ответ: