Загальна біологія. Збірник задач

Приклади розв’язання задач на молекулярні основи спадковості

1. Гемоглобін містить 0,34% Феруму (Fe). Обчисліть мінімальну відносну молекулярну масу гемоглобіну.

Розв’язання

Відносна атомна маса Феруму — 56. Склавши пропорцію, визначаємо мінімальну відносну молекулярну масу білка:

0,34 частини Феруму відповідають 100 частинам гемоглобіну;

56 частин Феруму відповідають х частинам гемоглобіну;

0,34 : 100 = 56 : х;

Відповідь. Мінімальна відносна молекулярна маса гемоглобіну становить 16 471.

2. Фрагмент першого ланцюга ДНК має таку нуклеотидну послідовність: ТАЦАГАТГГАГТЦГЦ. Визначте послідовність мономерів білка, закодованого фрагментом другого ланцюга ДНК.

Розв'язання

Відповідь. Послідовність мономерів білка: тирозин — аргінін — триптофан — серин — аргінін.

3. Фрагмент ланцюга А білка нормального гемоглобіну складається із 7 амінокислот, розміщених у такій послідовності:

вал — лей — лей — тре — про — глн — ліз.

  • 1. Яка будова фрагмента iРНК, що є матрицею для синтезу цього фрагмента молекули гемоглобіну?
  • 2. Яка будова фрагмента ДНК, що кодує дану iРНК?

Розв'язання-відповідь

4. Білок складається зі 124 амінокислот. Порівняйте відносні молекулярні маси білка та гена, який його кодує.

Розв'язання

Визначаємо відносну молекулярну масу гена:

744 • 345 = 256 680.

Визначаємо, у скільки разів ген важчий за білок:

256 680 : 12400 = 20,7 (рази).

Відповідь. Відносна молекулярна маса гена у 20,7 рази більша, ніж кодованого ним білка.

5. Некодуючий ланцюг молекули ДНК має таку будову:

ГАГ — АГГ — ЦГТ — АГА — ЦГГ.

Визначте будову відповідного фрагмента молекули білка, синтезованої за участю кодуючого ланцюга ДНК.

Розв’язання

Відповідь. Відповідна частина молекули білка складається з таких амінокислот: глутамінова кислота — аргінін — аргінін — аргінін — аргінін.

6. Визначте антикодони тРНК, які беруть участь у синтезі білка, кодованого таким фрагментом ДНК: АЦГ — ГГT — АТГ — АГА — ТЦА.

Розв’язання

Кодуючий фрагмент ДНК: АЦГ — ГГТ — АТГ — АГА — ТЦА;

іРНК: УГЦ — ЦЦА — УАЦ — УЦУ — АГУ.

Антикодони тРНК: АЦГ ГГУ АУГ АГА УЦА.

Відповідь. Антикодони тРНК: АЦГ ГГУ АУГ АГА УЦА.

7. Поліпептид складається з 10 амінокислот, розміщених у такій послідовності: глн — про — ала — сер — мет — три — асп — глі — асн — гіс.

Визначте структуру іРНК, яка кодує даний поліпептид.

Розв’язання-відповідь

Поліпептид: глн — про — ала — сер — мет — три — асп — глі — асн — гіс.

іРНК: ЦАА — ЦЦУ — ГЦУ — УЦУ — АУГ — УГГ — ГАУ — ГГУ — ААУ — ЦАУ

8. Фрагмент одного з поліпептидних ланцюгів ферменту підшлункової залози (рибонуклеази) складається з 9 амінокислот:

Глі — асп — про — тир — вал — про — вал — гіс — фен.

Визначте будову ділянки іРНК, яка кодує цей поліпептидний ланцюг, і типи тРНК, що беруть участь у синтезі білка.

Розв’язання

Білок: глі — асп — про — тир — вал — про — вал — гіс — фен.

іРНК: ГГУ — ГАУ — ЦЦУ — УАУ — ГУУ — ЦЦУ — ГУУ — ЦАУ — УУУ.

тРНК: ЦЦА — ЦУА — ГГА — АУА — ЦАА — ГГА — ЦАА — ГУА — ААА.

9. Перший ланцюг фрагмента гена має таку структуру:

ТАТ — ТЦТ — ТТТ — ТГТ — ГГА — ЦГЦ ...

  • 1. Вкажіть структуру відповідного фрагмента молекули білка, синтезованого за участю другого ланцюга ДНК.
  • 2. Як зміниться структура фрагмента синтезованого білка, якщо в першому ланцюгу ДНК під дією хімічних факторів випаде 11-й нуклеотид?

Розв’язання

Відповідь. 1. Амінокислотний склад молекули білка:

тирозин — серин — фенілаланін — цистеїн — гліцин — аргінін.

2. Після випадання 11-го нуклеотида у першому ланцюгу ДНК структура фрагмента синтезованого білка набуде такого вигляду:

тирозин — серин — фенілаланін — лейцин — аспарагінова кислота.

10. Ланцюг ДНК, що кодує білок, має таку будову: ГТТ — ЦТА — ААА — ГГГ — ЦЦЦ — ... Визначте:

  • 1. Яку послідовність мономерів матиме кодований білок?
  • 2. Як зміниться склад білка, якщо під впливом опромінювання між восьмим і дев’ятим нуклеотидами ДНК стане нуклеотид Т?

Розв’язання

1. Кодуючий ланцюг ДНК: ГТТ — ЦТА — ААА — ГГГ — ЦЦЦ —

іРНК: ЦАА — ГАУ — УУУ — ЦЦЦ — ГГГ —

Білок: глн — асп — фен — про — глі —

2. Визначаємо склад молекули білка, після того, як під впливом опромінювання між восьмим і дев’ятим нуклеотидами ДНК стане нуклеотид Т:

Кодуючий ланцюг ДНК: ГТТ — ЦТА — ААТ — А ГГ — ГЦЦ — Ц...

іРНК: ЦАА — ГАУ — УУА — УЦЦ — ЦГТ — Г...

Білок: глн — асп — лей — сер — арг —

Відповідь. 1. Послідовність мономерів поліпептиду: глутамін — аспарагінова кислота — фенілаланін — пролін — гліцин.

2. Склад молекули білка після опромінення фрагмента ДНК: глутамін — аспарагінова кислота — лейцин — серин — аргінін.

11. Фрагмент ланцюга білка нормального гемоглобіну А складається із 7 амінокислот: вал — лей — лей — тре — про — глн — ліз.

  • 1. Визначте будову фрагмента іРНК, що є матрицею для синтезу цього фрагмента молекули гемоглобіну?
  • 2. Яку будову має фрагмент ДНК, що кодує дану іРНК?

Розв’язання-відповідь

12. Які амінокислоти братимуть участь у синтезі білка, якщо в систему для штучного синтезу білка внесли тРНК з такими антикодонами:

  • 1) ГЦУ, УУА, АЦА, ЦУА;
  • 2) АЦЦ, УУА, ГЦА, АЦГ;
  • 3) УГУ, ААГ, АГЦ, ГАГ?

Розв’язання

1) тРНК: ГЦУ УУА АЦА ЦУА

іРНК: ЦГА — ААУ — УГУ — ГАУ

Білок: арг — асн — цис — асп

Відповідь. До складу першого білка входять амінокислоти: аргінін — аспарагін — цистеїн — аспарагінова кислота.

2) тРНК: АЦЦ УУА ГЦА АЦГ

іРНК: УГГ — ААУ — ЦГУ — УГЦ

Білок: трип — асн — арг — цис

Відповідь. До складу другого білка входять амінокислоти: триптофан — аспарагін — аргінін — цистеїн.

3) тРНК: УГУ ААГ АГЦ ГАГ

іРНК: АЦА — УУЦ — УЦГ — ЦУЦ

Білок: тре — фен — сер — лей

Відповідь. До складу третього білка входять такі амінокислоти: треонін — фенілаланін — серин — лейцин.

13. Фрагмент молекули білка адренокортикотропного гормона людини (ΑКТГ) має будову: сер — тир — сер — мет. Визначте послідовність антикодонів у тРНК, які беруть участь у біосинтезі цього фрагмента АКТГ.

Розв’язання-відповідь

Білок: сер — тир — сер — мет

іРНК: УЦУ — УАУ — УЦУ — АУГ

тРНК: АГА АУА АГА УАЦ

14. Фрагмент молекули білка міоглобіну містить амінокислоти в такій послідовності: ала — глу — тир — сер — глн. Визначте структуру фрагмента ДНК, яка кодує цю послідовність амінокислотних залишків.

Розв’язання-відповідь

15. Фрагмент ДНК складається з нуклеотидів, розміщених у такій послідовності: ГЦГ — ААТ — АТГ — ЦАЦ — ТТА — АЦТ — ГЦГ. Визначте склад і послідовність амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі білка, закодованому в цьому фрагменті гена, якщо:

  • 1) фрагмент ДНК втратить сьомий нуклеотид А;
  • 2) фрагмент ДНК подвоїть сьомий нуклеотид;
  • 3) між сьомим і восьмим нуклеотидом стане Г-нуклеотид?

Розв’язання

ДНК: ГЦГ — ААТ — АТГ — ЦАЦ — ТТА — АЦТ — ГЦГ

іРНК: ЦГЦ — УУА — УАЦ — ГУГ — ААУ — УГА — ЦГЦ

Білок: арг — лей — тир — вал — асн — «стоп»

До складу вказаного білка входять амінокислоти: аргінін — лейцин — тирозин — валін — аспарагін.

1. Визначаємо амінокислотний склад білка після втрати сьомого нуклеотида А у фрагменті ДНК.

ДНК: ГЦГ — ААТ — ТГЦ — АЦТ — ТАА — ЦТГ — ЦГ...

іРНК: ЦГЦ — УУА — АЦГ — УГА — АУУ — ГАЦ — ГЦ...

Білок: арг — лей — тре — «стоп»

Відповідь. До складу цього білка входять такі амінокислоти: аргінін — лейцин — треонін.

2. Визначаємо амінокислотний склад білка після подвоєння сьомого нуклеотида А.

ДНК: ГЦГ — ААТ — ААТ — ГЦА — ЦТТ — ААЦ — ТГЦ — Г

іРНК: ЦГЦ — УУА — УУА — ЦГУ — ГАА — УУГ — АЦГ — Ц

Білок: арг — лей — лей — арг — глу — лей — сер

Відповідь. До складу вказаного білка входять амінокислоти: аргінін — лейцин — лейцин — аргінін — глютамінова кислота — лейцин — серин.

3. Визначаємо амінокислотний склад білка після того, як між сьомим і восьмим нуклеотидами стане Г-нуклеотид.

ДНК: ГЦГ — ААТ — АГТ — ГЦА — ЦЦТ — ААЦ — Т

іРНК: ЦГЦ — УУА — УЦА — ЦГУ — ГАА — УУГ — А

Білок: арг — лей — сер — арг — глу — лей —

Відповідь. До складу вказаного білка входять амінокислоти: аргінін — лейцин — серин — аргінін — глутамінова кислота — лейцин.

16. У ланцюзі А інсуліну коня амінокислоти в позиції 6-11 мають склад: цистеїн — цистеїн — треонін — гліцин — ізолейцин — цистеїн. У бика в цьому ланцюзі 8-му позицію займає аланін, 9-ту — серин, 10-ту — валін. Визначте будову фрагмента ДНК, що кодує цю частину ланцюга інсуліну в коня й бика.

Розв’язання-відповідь

17. Четвертий пептид в нормальному гемоглобіні А складається з амінокислот: валін — гістидин — лейцин — треонін — пролін — глутамінова кислота — глутамінова кислота — лізин. У хворого із симптомом спленомегалії діагностували помірну анемію і виявили такий склад четвертого пептиду: валін — гістидин — лейцин — треонін — пролін — лізин — глутамінова кислота — лізин. Визначте зміни, які відбулися в ДНК, що кодує четвертий пептид гемоглобіну, після мутації.

Розв’язання-відповідь

18. Які зміни відбудуться в структурі білка, якщо у фрагменті ДНК, що його кодує (— ТАА — ЦАА — АГА — АЦА — ААА —), між 10-м і 11-м нуклеотидами вставити цитозин, між 13-м і 14-м — тимін, а на кінці ланцюга — ще один аденін?

Розв’язання-відповідь

ДНК: ТАА — ЦАА — АГА — АЦА — ААА

іРНК: АУУ — ГУУ — УЦУ — УГУ — УУУ

Білок: ілей — вал — сер — цис — фен

Структура білка після мутації ДНК:

ДНК: ТАА — ЦАА — АГА — АЦЦ — ААТ — ААА

іРНК: АУУ — ГУУ — УЦУ — УГГ — УУА — УУУ

Білок: ілей — вал — сер — трип — лей — фен

19. Гормон росту людини (соматотропін) — білок, що містить 191 амінокислоту. Скільки кодуючих нуклеотидів і триплетів входить до складу гена соматотропіну?

Розв’язання

Одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів, отже, до складу гена соматотропіну входить 191 триплет.

191 • 3 = 573 (нуклеотиди) — один ланцюг;

573 • 2 = 1146 (нуклеотидів) — обидва ланцюги.

Відповідь. До складу гена соматотропіну входить 191 триплет, що містить 1146 нуклеотидів (обидва ланцюги гена).

20. У хворого на синдром Фанконі (порушення утворення кісткової тканини) із сечею виділяються амінокислоти, яким відповідають наступні триплети іРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ. Визначте, які амінокислоти виділяються із сечею у хворих на синдром Фанконі (див. «Додаток 2»).

Розв’язання

Триплети іРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ.

Амінокислоти: ілей, вал, мет, сер, лей, тир, вал, ілей.

Відповідь. У хворих на синдром Фанконі виділяються із сечею такі амінокислоти: ізолейцин, валін, метіонін, серин, лейцин, тирозин.

21. У здорової людини в сечі виявляють: аланін, серин, глутамінову кислоту і гліцин. У людини, хворої на цистинурію (підвищений вміст амінокислот у сечі), із сечею виділяються амінокислоти, яким відповідають такі триплети іРНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, АУА.

  • 1. Виділення яких амінокислот із сечею відбувається у хворих на цистинурію?
  • 2. Запишіть триплети, які відповідають амінокислотам, що є в сечі здорової людини.

Розв’язання-відповідь

1. Визначаємо амінокислоти, які є в сечі хворого на цистинурію.

іРНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, АУА.

Амінокислоти: лей, вал, лей, вал, сер, вал, ілей.

У людини, хворої на цистинурію, із сечею виділяються такі амінокислоти: лейцин, валін, серин, ізолейцин.

2. Триплети, які відповідають амінокислотам, що виділяються із сечею здорової людини:

ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ — аланін;

УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ — серин;

ГАА, ГАГ — глутамінова кислота;

ГГУ, ГГЦ, ГГА, ГГГ — гліцин.

22. Фрагмент першого ланцюга ДНК має такий нуклеотидний склад: ГГГ — ЦАТ — ААЦ — ГЦТ... Визначте:

  • 1. Послідовність нуклеотидів у відповідному фрагменті другого ланцюга.
  • 2. Довжину фрагмента ДНК.
  • 3. Частку (у %) кожного нуклеотида у фрагменті ДНК.

Розв’язання-відповідь

23. У фрагменті ДНК знайдено 1120 аденінових нуклеотидів, що становить 28% загальної кількості нуклеотидів.

  • 1. Скільки в даному фрагменті міститься гуанінових, цитозинових, тимінових нуклеотидів?
  • 2. Визначте довжину і відносну молекулярну масу цього фрагмента ДНК.

Розв’язання

24. Визначте відносну молекулярну масу гена (дволанцюгової ДНК), якщо в одному його ланцюзі закодовано білок з відносною молекулярною масою 3000?

Розв’язання

25. До складу білка входить 800 амінокислот. Визначте довжину гена, який кодує синтез цього білка?

Розв’язання

26. Білок вазопресин (гормон гіпофізу, який підвищує кров’яний тиск та посилює діурез) складається з 9 амінокислот і кодується такою послідовністю нуклеотидів: ТГТ — ТАТ — ТТТ — ГАА — ГАТ — ТГТ — ЦЦТ — ЦГТ — ГГТ. Визначте:

  • 1. Кількість нуклеотидів і триплетів у ДНК.
  • 2. Довжину гена, який кодує вазопресин.
  • 3. Амінокислотний склад вазопресину.

Розв’язання

1. Кількість триплетів дорівнює кількості амінокислот — 9. Визначаємо кількість триплетів у двох ланцюгах цієї ДНК:

9 • 2 = 18 (триплетів).

Визначаємо кількість нуклеотидів у двох ланцюгах цієї ж ДНК:

18 • 3 = 54 (нуклеотиди).

Відповідь. 54 нуклеотиди, 18 триплетів.

2. Визначаємо довжину гена, який кодує вазопресин:

27 • 0,34 = 9,18 (нм).

Відповідь. Довжина гена, який кодує вазопресин, становить 9,18 нм

3. Визначаємо амінокислотний склад вазопресину:

27. Встановлено, що іРНК має 30% аденіну, 18% гуаніну та 20% урацилу. Визначте частку (у %) кожного нуклеотида у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК?

Розв’язання

28. Визначте довжину гена, що кодує білок нормального гемоглобіну, який у своєму складі містить 287 амінокислот?

Розв’язання

29. Один з ланцюгів ДНК має відносну молекулярну масу 68 310. Визначте кількість амінокислот — мономерів білка, закодованого цим ланцюгом ДНК.

Розв’язання

30. Визначте відносну молекулярну масу й довжину гена, який кодує білок з відносною молекулярною масою 280 000.

Розв’язання

31. Відносна молекулярна маса одного з ланцюгів ДНК становить 119 025.

  • 1. Визначте кількість амінокислот — мономерів білка, закодованого в цьому ланцюгу ДНК.
  • 2. Скільки триватиме трансляція молекули цього білка?

Розв’язання

32. Дано білок, що складається із 150 амінокислотних залишків.

  • 1. Скільки нуклеотидів містить ген, що кодує даний білок?
  • 2. Скільки кодонів матиме відповідна іРНК?
  • 3. Скільки часу триватиме трансляція даного білка на рибосомі?

Розв’язання

33. Довжина фрагмента ДНК становить 1530 нм. Скільки в ньому закодовано білкових молекул, які складаються в середньому із 300 амінокислотних залишків?

Розв’язання

34. Скільки амінокислотних залишків (у середньому) містить білкова молекула, якщо у фрагменті ДНК розміром 10 200 нм закодовано 20 білкових молекул?

Розв’язання

35. Оперон (сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидних ланцюги, кожен з яких складається з 560 амінокислотних залишків. Визначте довжину та відносну молекулярну масу гена-оператора.

Розв’язання

36. Структурний ген (фрагмент молекули ДНК) містить 384 цитозинових нуклеотиди, що становить 20% від їх загальної кількості. В екзонних ділянках цього гена закодовано білок, який складається із 120 амінокислотних залишків.

  • 1. Який нуклеотидний склад гена?
  • 2. Яка відносна молекулярна маса інтронних ділянок гена?
  • 3. Наскільки зріла іРНК коротша за про-іРНК?

Розв’язання

2. Знаходимо кількість нуклеотидів у екзонних ділянках гена:

120 • 3 • 2 = 720 (нуклеотидів).

Знаходимо кількість нуклеотидів інтронних ділянок гена:

1920 - 720 = 1200 (нуклеотидів).

Знаходимо відносну молекулярну масу інтронних ділянок гена:

Мr(інтр. ділянок гена) = 1200 • 345 = 414 000.

3. Довжина молекули про-іРНК дорівнює довжині структурного гена:

l(про-іРНК) = (384 + 576) • 0,34 = 326,4 (нм).

Зріла ІРНК складається лише з інформативної частини. Її довжина становить:

l(зрілої РНК) = 120 • 3 • 0,34 = 122,4 (нм).

Різниця в довжині про-іРНК та зрілої iРНК складає:

326,4 нм - 122,4 нм = 204 нм.

Відповідь. 1. Ген містить по 576 аденінових і тимінових, нуклеотидів, і по 384 гуанінових і цитозинових нуклеотиди. 2. Відносна молекулярна маса інтронних ділянок гена — 414 000. 3. Різниця в довжині між про-іРНК та зрілою iРНК — 204 нм.

37. Структурний ген ферменту РНК-полімерази містить 9450 пар нуклеотидів. Відомо, що РНК-полімераза складається з 329 амінокислотних залишків.

  • 1. Скільки кодуючих і некодуючих нуклеотидних пар міститься в гені РНК-полімерази?
  • 2. Яка відносна молекулярна маса зрілої iРНК?

Розв’язання

Відповідь.

  • 1. Ген РНК-полімерази містить 987 кодуючих нуклеотидів та 8463 некодуючих нуклеотидів.
  • 2. Відносна молекулярна маса зрілої іРНК дорівнює 340 515.

38. Відомо, що β-глобіновий ланцюг гемоглобіну людини складається з 146-ти амінокислотних залишків. Скільки нуклеотидів містять екзони гена даного поліпептиду?

Розв’язання

39. Як відомо, IX фактор зсідання крові — антигемофільний білок, що складається з 415-ти амінокислотних залишків. Локус гена, який кодує цей білок, міститься в одній з аутосом.

  • 1. Скільки нуклеотидів міститься в екзонах гена цього білка?
  • 2. Скільки нуклеотидів міститься в інтронах цього гена, якщо його відносна молекулярна маса дорівнює 1 431 750?
  • 3. Як називається хвороба, яку спричиняє мутація даного гена?

Розв’язання

40. Гемоглобін дорослої людини (НbА) — білок-тетрамер, який складається з двох α- і двох β-поліпептидних ланцюгів. Альфа-ланцюг має 141 амінокислотний залишок, β-ланцюг— 146. Скільки пар нуклеотидів міститься у складі екзонів α- і β-ланцюгів гемоглобіну А?

Розв’язання

41. Білок А — мономер, який складається з 560 амінокислотних залишків. Ген цього білка має 2 інтрони (по 10 000 пар нуклеотидів) і 3 екзони, кожен з яких містить однакову кількість пар нуклеотидів.

  • 1. Скільки пар нуклеотидів у складі даного гена?
  • 2. Скільки пар нуклеотидів у складі кожного з екзонів?
  • 3. Скільки нуклеотидів містить кодуюча зона іРНК даного білка?

Розв’язання

42. Білок В — мономер. Ген, який кодує цей білок, містить 5 інтронів по 10 000 пар нуклеотидів і 4 екзони по 270 пар нуклеотидів кожен.

  • 1. Скільки пар нуклеотидів (екзонів та інтронів) міститься у даному гені?
  • 2. Скільки нуклеотидів міститься у кодуючій зоні іРНК цього білка?
  • 3. Скільки амінокислотних залишків має даний білок?

Розв’язання

43. Білок N — димер, у якому кожен із поліпептидних α- і β-ланцюгів складається з 250 амінокислотних залишків. Ген, що кодує α-ланцюг містить 2 інтрони. а ген, що кодує β-ланцюг— 3 інтрони. Кожен з інтронів складається з 3000 пар нуклеотидів. Ген, що кодує α-ланцюг містить 3 екзони, ген, що кодує β-ланцюг — 2 екзони.

  • 1. Скільки пар нуклеотидів міститься у складі гена, що кодує α-ланцюг і гена, що кодує β-ланцюг білка N?
  • 2. Скільки нуклеотидів міститься в πро-іРНК кожного з поліпептидних ланцюгів?
  • 3. Скільки загалом нуклеотидів міститься в зрілих іРНК білка N?

Розв’язання

750 + 6000 + 750 + 9000 = 16 500 (нуклеотидів).

2. Визначаємо кількість нуклеотидів у про-іРНК α-ланцюга:

750 + 6000 = 6750 (нуклеотидів).

Визначаємо кількість нуклеотидів у про-іРНК β-ланцюга:

750 + 9000 = 9750 (нуклеотидів).

3. Визначаємо загальну кількість нуклеотидів у зрілих іРНК білка Ν:

750 + 750 = 1500 (нуклеотидів).

Відповідь.

  • 1. Загальна кількість нуклеотидів у складі гена, що кодує α-ланцюг і гена, що кодує β-ланцюг білка N становить 16 500.
  • 2. У про-іРНК α-ланцюга міститься 6750 нуклеотидів; у про-іРНК β-ланцюга — 9750 нуклеотидів.
  • 3. У зрілих іРНК білка N загалом міститься 1500 нуклеотидів.

44. Молекула про-іРНК складається з 900 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 300 нуклеотидів. Яку кількість амінокислотних залишків містить кодований відповідною іРНК поліпептид?

Розв'язання

45. Молекула про-іРНК складається з 1800 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 600 нуклеотидів. Яку кількість амінокислотних залишків містить поліпептид, кодований іРНК?

Розв'язання

46. Молекула про-іРНК складається з 900 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 300 нуклеотидів. Визначте довжину і масу молекули іРНК, яка братиме участь у трансляції.

Розв’язання

47. У молекулі про-іРНК на інтронні ділянки припадає 800 нуклеотидів. Визначте відносну молекулярну масу й довжину структурного гена, якщо в ньому закодовано поліпептид, відносна молекулярна маса якого становить 20 000.

Розв’язання

48. Оперон (сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 9300 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається з 250-ти амінокислотних залишків. Маса інтронних фрагментів дорівнює масі екзонних. Визначте лінійні розміри гена-оператора.

Розв’язання

49. Оперон містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидних ланцюги, кожен з яких складається з 360 амінокислотних залишків. На інтронні ділянки структурних генів припадає 3600 нуклеотидів. Визначте відносну молекулярну масу гена-оператора.

Розв’язання

50. Оперон (сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидні ланцюги по 360 амінокислотних залишків. На інтронні ділянки структурних генів припадає 3600 нуклеотидів. Визначте лінійні розміри гена-оператора.

Розв’язання

51. Фрагмент молекули ДНК з 1444 нуклеотидів, який кодує поліпептид, містить 5 інтронних ділянок довжиною 100, 120, 135 і два по 150 нуклеотидів. Скільки амінокислот міститься в білку?

Розв’язання

52. Визначте кількість нуклеотидів у фрагменті ДНК, що кодує поліпептид, який складається з 250 амінокислот, якщо 25% триплетів входить до складу інтронів (неінформативних)?

Розв’язання

53. Молекула РНК віруса тютюнової мозаїки (ВТМ) складається з 6500 нуклеотидів. Одна молекула ВТМ складається з 158-ми амінокислот.

  • 1. У скільки разів відносна молекулярна маса гена більша за відносну молекулярну масу білка?
  • 2. Визначте довжину гена, який несе інформацію про структуру цього білка.
  • 3. Скільки видів білка закодовано в РНК ВТМ?

Розв’язання

54. Скільки молекул рибози і гідрогенфосфат-йонів НРО2-4 міститься в молекулі iРНК, якщо кількість цитозину — 1000, урацилу — 500, гуаніну — 600, аденіну — 400?

Розв’язання

Визначаємо загальну кількість нуклеотидів у молекулі іРНК:

1000 + 500 + 600 + 400 = 2500 (нуклеотидів).

Відповідь. По 2500 молекул рибози і гідрогенфосфат-йонів НРО2-4, тому що вони є в кожному нуклеотиді.

55. Яка зміна в молекулі ДНК сильніше впливає на будову білка: випадання одного нуклеотида з триплета чи цілого триплета? Чому?

Відповідь. Випадання нуклеотида більш небезпечне, тому що змінюється весь амінокислотний склад білка.

56. Радіоактивне випромінювання іноді «вибиває» нуклеотиди з молекул нуклеїнової кислоти без порушення її цілісності. Припустимо, що в першому випадку з молекули вилучений тільки один нуклеотид, у другому — три нуклеотиди підряд, а в третьому — також три нуклеотиди, але розташовані на деякій відстані один від одного. Як це позначиться на структурі білка, синтезованого на основі спадкової інформації, закодованої у такій пошкодженій молекулі? У якому з трьох випадків новоутворений білок буде відрізнятися від нормального більше?

Відповідь. Втрата одного нуклеотида призводить до перегрупування всіх наступних кодованих трійок: перший нуклеотид кожної трійки переходить в попередню трійку і стає її останнім членом, другий нуклеотид трійки стає першим, а третій — другим. Це спричиняє заміну всіх амінокислот білка, починаючи з трійки, яка втратила нуклеотид. У випадку випадання відразу трьох підряд нуклеотидів порушення структури білка буде набагато меншим. Якщо 3 втрачених нуклеотиди належали до однієї кодованої трійки, то у білку буде відсутня відповідна амінокислота, а всі інші мономери білка залишаться без зміни. Якщо ж три «вибиті» нуклеотиди належали двом суміжним трійкам, то із залишку першої трійки і кінця другої утвориться одна нова. Тоді в синтезованому білку дві сусідні амінокислоти замістяться однією новою, а все інше залишиться без змін. Проміжний результат одержимо при втраті трьох нуклеотидів, розділених деякими інтервалами: у цьому випадку зміняться всі кодові трійки (і відповідні їм амінокислоти) між першим і останнім із втрачених нуклеотидів; ділянки гена (і відповідно білка) до першого нуклеотида і після третього залишаться незмінними.

57. Які зміни стануться в первинній структурі білка, якщо на інтронній ділянці відбудеться заміна кількох нуклеотидів?

Відповідь. Інтронні ділянки вирізуються при сплайсингу (під час транскрипції вся послідовність ДНК переводиться в послідовності РНК, потім неінформативні ділянки РНК «вирізаються», а інформативні «зшиваються» за допомогою спеціальних ферментів). Зміни, які виникають в інтронних ділянках, не впливають на структуру білка.

58. Одна молекула білка гемоглобіну, яка складається з 574 амінокислот, синтезується в рибосомі протягом 90 секунд. Скільки амінокислот «зшивається» за одну секунду? У чому полягають хімічна й біологічна функції гемоглобіну?

Відповідь. За 1 секунду «зшивається» 574 : 90 = 6,3777 ≈ 6 (амінокислот). Гемоглобін зв’язується з киснем і карбон(ІV) оксидом. У такий спосіб відбувається їх транспортування по кровоносній системі організму.

59. Скільки білків може кодувати одна і та ж ділянка ДНК і яку роль можуть відігравати ділянки, що не кодують білок? Чи будь-які зміни послідовності нуклеотидів у ДНК впливають на структуру і функції білка?

Відповідь. Тільки один білок. Некодуючі ділянки можуть брати участь у регуляції активності генів. Не будь-які: має значення заміна першого чи другого нуклеотиду в триплеті.

60. Чи має значення, з якого кінця молекули iРНК починається процес біосинтезу білка? Чи будуть ідентичними молекули білка, які утворюються з початку і з кінця iРНК?

Відповідь. Трансляція починається з певного кінця молекули iРНК. У протилежному напрямку триплети нуклеотидів матимуть зворотну послідовність. Їм відповідатимуть інші амінокислоти або вони будуть «беззмістовними».