Усі лабораторні роботи. 6-11 класи

Практична робота № 2

Розв'язування елементарних вправ з транскрипції та реплікації

Задача 1. Дослідження показали, що 24 % загальної кількості нуклеотидів цієї молекули ІРНК припадає на гуанін (Г), 38 % — на урацил (У), 22 — на цитозин (Ц) та 16 % — на аденін (А). Визначте відсотковий вміст нітратних основ молекули ДНК, на який була синтезована дана молекула ІРНК.

Задача 2. Один з ланцюгів молекули ДНК має такий вигляд: ГЦГ ГГТ ГГА ТАА ЦТА ГЦЦ. Який вигляд матиме другий ланцюг цієї молекули ДНК, синтезований під час її самоподвоєння?

Задача 3. Молекула ІРНК складається з такої послідовності нуклеотидів: УУЦ ГАА ЦГА УУГ УЦГ ЦЦГ ГАУ. Якою буде будова молекули ДНК, на одному з ланцюгів якої була синтезована зазначена молекула ІРНК?

Задача 4. Ланцюг молекули ДНК містить 34 % гуаніну, 26 % цитозину, 25 % тиміну та 15 % аденіну. Яким буде відсотковий уміст нуклеотидів молекули ІРНК, що була синтезована на цьому ланцюзі молекули ДНК?

Розв’язання елементарних вправ із трансляції

Задача 5. Відомо, що молекула ІРНК складається з 1535 нуклеотидів. Зі скількох амінокислот складатимуться білки, які кодуються цією молекулою іРНК, якщо відомо, що серед її триплетів є один триплет УАА та два — УГА?

Задача 6. Скільки амінокислот кодує молекула іРНК, якщо вона синтезована на ділянці молекули ДНК, що складається з таких нуклеотидів: ААГТЦАГЦАЦТЦЦАААТТ?

Задача 7. Якою послідовністю нуклеотидів молекули іРНК кодується ділянка молекули білка, якщо він має таку будову: СЕРИН — ГЛІЦИН — АСПАРАГІН — ЦИСТЕЇН — СЕРИН — ЛІЗИН — ВАЛІН — АРГІНІН?

Задача 8. Якою послідовністю нуклеотидів молекули ДНК кодується ділянка молекули білка, якщо він має таку будову: ЛІЗИН — ГЛІЦИН — ЦИСТЕЇН — ГЛУТАМІН — АСПАРАГІН — ТРЕОНІН?

Задача 9. Яка послідовність амінокислот кодується такою послідовністю нуклеотидів ДНК: АГЦАТТЦЦАГТЦТГЦАТГ? Якою стане послідовність амінокислот, якщо внаслідок мутації із цієї молекули випаде перший нуклеотид?

Задача 10. Яка послідовність амінокислот кодується такою послідовністю нуклеотидів ІРНК: ГЦУГЦАУАААЦЦУГАЦАГЦУА? Якою стане послідовність амінокислот, якщо внаслідок мутації з цієї молекули випаде другий нуклеотид?

Задача 11. Молекула ДНК становить таку послідовність нуклеотидів: ТЦГ ГАА АЦГ ТАА ЦАГ ГТА ЦАТ ТАТ. У якій послідовності будуть підходити молекули тРНК, що транспортують амінокислоти, до рибосоми, яка бере участь у синтезі білкової молекули?

Виконання роботи

Нуклеїнові кислоти — складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Молекула нуклеотиду складається з трьох складових частин: залишків нітратної основи, п’ятивуглецевого моносахариду (пентози) і фосфатної кислоти.

Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнову (ДНК) і рибонуклеїнову (РНК). Перші у клітинах прокаріотів та еукаріотів складаються з двох ланцюгів, другі — з одного. До складу ДНК входить залишок пентози дезоксирибози, до складу РНК — рибози.

У молекулах РНК містяться чотири типи нуклеотидів: з аденіном (А), гуаніном (Г), цитозином (Ц) та урацилом (У). У молекулі ДНК також зустрічаються чотири типи нуклеотидів, але замість урацилу — тимін (Т).

Існують три основні типи РНК, які відрізняються за місцем розташування у клітині, розмірами та функціями. Інформаційна РНК (іРНК) — це копія певної ділянки молекули ДНК. Така молекула переносить спадкову інформацію від ДНК до місця синтезу поліпептидного ланцюга, а також бере безпосередню участь у його збиранні.

Транспортна РНК (тРНК) приєднує амінокислоти і транспортує їх до місця синтезу білкових молекул. Рибосомна РНК (рРНК) входить до складу особливих органел клітини — рибосом.

Важлива властивість молекул ДНК — їх здатність до самоподвоєння. Це явище ще називають реплікацією. Воно ґрунтується на принципі комплементарності: послідовність нуклеотидів у новоствореному ланцюзі визначається їх розташуванням у ланцюзі материнської молекули ДНК. При цьому материнська молекула ДНК матрицею.

Біосинтез ДНК ґрунтується на здатності молекул ДНК до самоподвоєння, внаслідок чого дочірні молекули ДНК стають точною копією материнської. Усі види РНК (іРНК, тРНК, рРНК) синтезуються за принципом комплементарності на молекулах ДНК.

Основні функції ДНК — це кодування, збереження спадкової інформації та її передача дочірнім клітинам при розмноженні.

Єдина для всіх живих організмів система збереження спадкової інформації отримала назву генетичний код. Це певна послідовність нуклеотидів молекул нуклеїнових кислот. Вона визначає порядок розташування амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі під час його синтезу. Властивості генетичного коду: він триплетний, універсальний, один триплет кодує лише одну амінокислоту, але більшість амінокислот кодується декількома триплетами; генетичний код у прокаріотів та еукаріотів зчитується лише одним способом; у генетичному коді є послідовності нуклеотидів, які не кодують спадкову інформацію, а лише розділяють певні гени; у генетичному коді є триплети, що дають сигнал про початок синтезу білкової молекули, а також про його припинення.

Перший етап біосинтезу білків — це транскрипція: синтез молекули іРНК на молекулі ДНК. Далі відбуваються процеси трансляції: послідовність нуклеотидів у молекулі іРНК переводиться в послідовність амінокислотних залишків молекули білка, що синтезується. Спочатку кожна з 20 амінокислот у цитоплазмі приєднується до певної молекули тРНК, далі іРНК зв’язується з рибосомою, а згодом — і з амінокислотним залишком, приєднаним до певної молекули тРНК. На наступних етапах біосинтезу білка поліпептидний ланцюг подовжується завдяки тому, що амінокислотні залишки послідовно зв’язуються між собою за допомогою міцних хімічних зв’язків.

Процеси синтезу припиняються тоді, коли рибосома досягне триплету, який сигналізує про припинення синтезу поліпептидного ланцюга. На заключному етапі синтезований білок набуває своєї природної просторової структури.

Генетичний код

Перша основа	Друга основа				Третя основа
	У	Ц	А	Г
У	ФЕН	СЕР	ТИР	ЦИС	У
	ФЕН	СЕР	ТИР	ЦИС	Ц
	ЛЕЙ	СЕР	—	—	А
	ЛЕЙ	СЕР	—	ТРИ	Г
Ц	ЛЕЙ	ПРО	ГІС	АРГ	У
	ЛЕЙ	ПРО	ГІС	АРГ	Ц
	ЛЕЙ	ПРО	ГЛН	АРГ	А
	ЛЕЙ	ПРО	ГЛН	АРГ	Г
А	ІЛЕ	ТРЕ	АСН	СЕР	У
	ІЛЕ	ТРЕ	АСН	СЕР	Ц
	ІЛЕ	ТРЕ	ЛІЗ	АРГ	А
	MET	ТРЕ	ЛІЗ	АРГ	Г
Г	ВАЛ	АЛА	АСП	ГЛІ	У
	ВАЛ	АЛА	АСП	ГЛІ	Ц
	ВАЛ	АЛА	ГЛУ	ГЛІ	А
	ВАЛ	АЛА	ГЛУ	ГЛІ	Г

Примітка. У таблиці наведено закодовані назви амінокислот: аланіну (АЛА), аргініну (АРГ), аспарагіну (АСН), аспарагінової кислоти (АСП), валіну (ВАЛ), гістидину (ГІС), гліцину (ГЛІ), глутаміну (ГЛН), глютамінової кислоти (ГЛУ), ізолейцину (ІЛЕ), лейцину (ЛЕЙ), лізину (ЛІЗ), метіоніну (MET), проліну (ПРО), серину (СЕР), тирозину (ТИР), треоніну (ТРЕ), триптофану (ТРИ), фенілаланіну (ФЕН) та цистеїну (ЦИС).

Задача 1. Відсотковий вміст нітратних основ молекули ДНК, на який була синтезована зазначена молекула іРНК складає 24 % цитозину, 38 % аденіну, 22 % гуаніну та 16 % тиміну.

Задача 2. Другий ланцюг цієї молекули ДНК, синтезований під час її самоподвоєння матиме такий вигляд: ЦГЦ ЦЦА ЦЦТ АТТ ГАТ ЦГГ.

Задача 3. Будова молекули ДНК, на одному з ланцюгів якої була синтезована зазначена молекула іРНК буде такою: ААГ ЦТТ ГЦТ ААЦ АГЦ ГГЦ ЦТА.

Задача 4. Відсотковий уміст нуклеотидів молекули іРНК, що була синтезована цьому ланцюзі молекули ДНК буде: 34 % цитозину, 26 % гуаніну, 25 % аденіну та 15 % урацилу.

Задача 5. Білки, які кодуються цією молекулою іРНК складатимуться з 508 амінокислот.

Задача 6. Молекула іРНК, яка синтезована на ділянці молекули ДНК кодує 5 амінокислот: УУЦ кодує фенілаланін, АГУ кодує серин, ЦГУ кодує аргінін, ГАГ кодує глутамінова кислота, ГУУ кодує валін, а УАА — це стоп-кодон.

Задача 7. Молекула іРНК може мати таку послідовність нуклеотидів:

СЕРИН - УЦУ (УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ);

ГЛІЦИН - ГГУ (ГГЦ, ГГА, ГГГ);

АСПАРАГІН - ААУ (ААЦ);

ЦИСТЕЇН - УГУ (УГЦ);

СЕРИН - УЦУ (УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ);

ЛІЗИН - ААА (ААГ);

ВАЛІН - ГУУ (ГУЦ, ГУА, ГУГ);

АРГІНІН - ЦГУ (ЦГЦ, ЦГА, ЦГГ, АГА, АГГ).

Задача 8. Якщо молекула іРНК матиме такий вигляд: ААА ГГУ УГУ ЦАА ААУ АЦУ, то молекула ДНК матиме наступну послідовність нуклеотидів: ТТТ ЦЦА АЦА ГТТ ТТА ТГА.

Задача 9. Якщо молекула іРНК матиме такий вигляд: УЦГ УАА ГГУ ЦАГ АЦГ УАЦ, то послідовність амінокислот буде такою: серин — стоп-кодон — гліцин — глутамін — треонін — тирозин.

Якщо внаслідок мутації з цієї молекули випаде перший нуклеотид, то послідовність нуклеотидів молекули іРНК буде такою: ЦГУ ААГ ГУЦ АГА ЦГУ АЦ, а послідовність амінокислот: аргінін — лізин — валін — аргінін — аргінін.

Задача 10. Послідовність амінокислот буде такою: аланін — аланін — стоп-кодон — треонін — стоп-кодон — глутамін — лейцин.

Якщо внаслідок мутації з цієї молекули випаде другий нуклеотид, то послідовність амінокислот буде такою: валін — гістидин — лізин — пролін — аспарагінова кислота — серин.

Задача 11. Якщо молекула іРНК матиме такий вигляд: АГЦ ЦУУ УГЦ АУУ ГУЦ ЦАУ ГУА АУА, то молекули тРНК будуть підходити у такій послідовності: серин — лейцин — цистеїн — ізолейцин — валін — гістидин — валін — ізолейцин.