Кроссоверные организмы и гаметы отмечены звездочкой – * Расстояние между генами – 15 морганид показывает, что кроссо-

верных особей 15%.

Доля каждого кроссоверного генотипа: 15 : 12 (на число кроссоверных особей) = 1,25%.

Доля каждого некроссоверного генотипа: (100% – 15%) : 4 (на число некроссоверных особей) = 21,25%.

Вероятность рождения здоровых детей – 71,25%.

Решение задач по молекулярной генетике

L ДНК = n нуклеотидов в ДНК х L одного нуклеотида

МДНК = n нуклеотидов в ДНК х М одного нуклеотида

Мбелка = n аминокислот х М одной аминокислоты

n аминокислот = n нуклеотидов в ДНК : 3

n аминокислот = М белка : М одной аминокислоты

n нуклеотидов в ДНК = n аминокислот х 3

n – количество М – масса

L – длина

Постоянные величины:

Модной аминокислоты = 110

Модного нуклеотида = 300

L одного нуклеотида = 3,4 А0 = 34 х 10 -11 м

134

Задача № 1

Дано: цепь ДНК: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г Найти:

1)вторую цепь ДНК

2)L ДНК – ?

Решение:

1)А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г

↓↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-А-Т-Ц Свойство ДНК – двухцепочечная молекула, вторая цепочка до-

страивается по принцип комплементарности.

2) Чтобы найти длину ДНК (L) нужно количество нуклеотидов умножить на длину одного нуклеотида

LДНК = n нуклеотидов ДНК в одной цепи х L одного нуклеотида

LДНК = 12 х 3,4 Ао = 40,8 Ао

Ответ: длина фрагмента ДНК составляет 40,8 Ао

Задача № 2

Дано: Т – 16% Найти: А, Ц, Г – ? Решение:

1) При решении подобных задач надо исходить из того, что на основе принципа комплементарности

(А+Т)+(Г+Ц) = 100% А = Т = по 16%

Г+Ц = 100 – 32 = 68% → Г=Ц = по 34%

Ответ: Адениновых и тиминовых нуклеотидов в данной молекуле ДНК по 16%, а гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов по 34%.

Задача № 3

Дано: Г – 880 – 22%

Найти: Т, А, Ц – ?

L ДНК – ?

Решение:

1)Г = 880 = 22%, следовательно Ц = 880 = 22% 880 – 22% Х – 100%

135

2)Количество нуклеотидов (n) в ДНК = 880 х 100% / 22 = 4000 нуклеотидов

Г+Ц = 22+22=44% или 880+880=1760 нуклеотидов

3)А+Т= 4000-1760=2240 адениновых и тиминовых нуклеотидов вместе, по 1120 на каждый или по 28%

4)LДНК = n нуклеотидов ДНК в одной цепи х L одного нуклеотида

LДНК = 4000 : 2 (в одной цепи) х 3,4 Ао = 6800 Ао

Ответ: количество Г и Ц нуклеотидов составляет по 880 (по 22%), А и Т нуклеотидов по 1120 (по 28%), длина фрагмента ДНК равна

6800 Ао

Задача № 4

Дано: LДНК = 102 см

Найти: n нуклеотидов ДНК – ?

Решение:

1) Чтобы найти количество нуклеотидов нужно длину ДНК (L) разделить на длину одного нуклеотида

n нуклеотидов ДНК = LДНК : L одного нуклеотида

LДНК = 102 см = 1,02 м

L одного нуклеотида = 3,4 Ао = 34 х 10 -11 м

n нуклеотидов ДНК = 1,02 : (34 х 10 -11) = 3 х 10 9 нуклеотидных пар Ответ: 3 млрд нуклеотидных пар содержится в ДНК одной поло-

вой клетки.

Задача № 5

Дано: n т-РНК = 30 Найти: n а/к – ?

n нуклеотидов в гене – ?

Решение:

1)Одна молекула т-РНК приносит к месту биосинтеза белка одну аминокислоту, следовательно, количество т-РНК = количеству аминокислот (а/к), т.е. n а/к = 30

2)Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами – триплетом, следовательно, количество нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок = количество аминокислот х 3

n нуклеотидов в гене = 30 х 3 = 90

Ответ: 90 нуклеотидов в гене.

136

Задача № 6

Дано: Г – 90

А – 28% У – 20%

Ц – 22% в и-РНК

Найти: n а/к – ?

M белка – ?

L ДНК – ?

МДНК – ?

соотношение нуклеотидов в ДНК – ? Решение:

1) Подсчитаем общий процент известных нуклеотидов и-РНК: 28% А + 20% У + 22% Ц = 70%.

Отсюда следует, что на долю 90 шт гуаниновых нуклеотидов при-

ходится 100 -70=30%.

С помощью пропорции можно определить число остальных нуклеотидов и-РНК.

N адениновых = 90 х 28% : 30% = 84

N урациловых = 90 х 20% : 30% = 60

N цитозиновых = 90 х 22% : 30% = 66

2)всего нуклеотидов в и-РНК

N нуклеотидов = 90+84+60+66 = 300 нуклеотидов

3)находим длину и-РНК

4)находим массу и-РНК

M и-РНК = М одного нуклеотида х n нуклеотидов

M и-РНК = 300 х 300 = 90000

5)Исходя из триплетности кода в данной и-РНК закодировано

аминокислот n а/к = n нуклеотидов : 3

n а/к = 300:3 = 100

6) Белок состоит из аминокислот, следовательно, чтобы найти массу белка надо количество аминокислот умножить на массу одной аминокислоты

M полипептида = М одной а/к х n аминокислот

M полипептида = 110 х 100 = 11000

137

7) Что касается двухцепочечной ДНК, с одной из цепей которой снималась и-РНК, то ее длина будет такой же как у и-РНК (1020 Ао), а число нуклеотидов и их масса будет в два раза больше, т.к. ДНК двухцепочечная молекула.

n нуклеотидов в ДНК = 300 х 2 = 600

M ДНК = 300 х 600 = 18000

8) соотношение нуклеотидов двухцепочечной ДНК будет иным по

Ответ: Т=А=24%, Ц=Г=26%.

9) находим численное соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК:

Тимина и аденина будет по 144 нуклеотида

(600 х 24% : 100% = 144)

Гуанина и цитозина будет по 156 нуклеотидов

(600 х 26% : 100% = 156).

Задача № 7

Дано: n нуклеотидов в ДНК = 1020 n интронов = 120

Найти: L незрелой РНК – ? L зрелой РНК – ?

n аминокислот – ?

Решение:

1) Чтобы найти длину первоначальной (незрелой или про-и-РНК) и-РНК нужно количество нуклеотидов в ней умножить на длину одного нуклеотида

L незрелой РНК = n нуклеотидов и-РНК х L одного нуклеотида L незрелой РНК = 1020 х 3,4 Ао = 3468 Ао

2) Чтобы найти длину зрелой и-РНК нужно количество информативных участков – экзонов умножить на длину одного нуклеотида, т.к. во время процессинга из первоначальной и-РНК неинформативные участки будут удалены

L зрелой РНК = (1020 – 120) х 3,4 Ао = 900 х 3,4 Ао = 3060 Ао

138

3) Определяем количество аминокислот в белке (полипептиде)

n аминокислот = n экзонов : 3 ( три нуклеотида кодируют одну аминокислоту)

n аминокислот = 900 : 3 = 300

Задача № 8

Дано: n аминокислот = 287

Найти: LДНК – ? M ДНК – ?

Решение:

1) находим количество нуклеотидов в гене, кодирующим гемогло-

бин

n нуклеотидов ДНК = n а/к х 3

n нуклеотидов ДНК = 287 х 3 = 861 нуклеотидов в гене

2)длина гена

LДНК = n нуклеотидов ДНК х L одного нуклеотида

LДНК = 861 х 3,4 = 2927,4 Ао

3)масса гена

M ДНК = М одного нуклеотида х n нуклеотидов

M ДНК = 300 х 861 = 258300

Задача № 9

Дано: М гена = 288000

Найти: n аминокислот – ?

M полипептида – ?

L ДНК – ?

Решение:

1) Чтобы найти длину гена, сначала находим количества нуклеотидов в нем

2) находим длину гена

L ДНК = n нуклеотидов в гене х L одного нуклеотида

L ДНК = 960 х 3,4 А0= 3264 А0

3) находим количество аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, исходя из того, что три нуклеотида кодируют одну аминокислоту

139

n аминокислот = n нуклеотидов в ДНК : 3

n аминокислот = 960 : 3 = 320 аминокислот

4) находим массу белка

M полипептида = М одной а/к х n аминокислот

M полипептида = 110 х 320 = 35200

Масса гена 288000, а масса закодированного этим геном белка составляет 35200, следовательно ген тяжелее белка!

Задача № 10

Дано: n аминокислот = 50 Найти: n нуклеотидов в ДНК – ?

Решение:

1) количество нуклеотидов в ДНК находим исходя их свойств генетического кода: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами

n нуклеотидов в ДНК = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в ДНК = 50 х 3 = 150 нуклеотидов в одной цепи молекулы ДНК, следовательно в двух цепях этой молекулы 300

нуклеотидов.

Задача № 11

Дано: n аминокислот = 48

Найти: L ДНК – ?

М ДНК – ?

Решение:

1) количество нуклеотидов в ДНК находим исходя их свойств генетического кода: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами

n нуклеотидов в ДНК = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в ДНК = 48 х 3 = 144 нуклеотидов в гене 2) находим длину полинуклеотида

L ДНК = n нуклеотидов в ДНК х L одного нуклеотида

L ДНК = 144 х 3,4 А0 = 489,6 А0

3)находим массу полинуклеотида

МДНК = n нуклеотидов в ДНК х 2 х М одного нуклеотида

МДНК = 144 х 2 х 300 = 86400.

140

Задача № 12

Дано: L гена = 765 А0

Найти: n аминокислот – ? mгена – ?

Решение:

1) находим количество нуклеотидов в гене

n нуклеотидов в гене = L гена: L одного нуклеотида

n нуклеотидов в гене = 765 : 3,4 = 225 нуклеотидов в гене

2)находим массу гена

М= n нуклеотидов в гене х М одного нуклеотида

Мгена = 225 х 300 = 135000

3)находим количество аминокислот в белке, закодированном в

этом гене

n аминокислот = n нуклеотидов в гене : 3

n аминокислот = 225 : 3 = 75 аминокислот в белке

Задача № 13

Дано: m ДНК = 3х108

n аминокислот = 300 Найти: n белков – ?

Решение:

1) зная массу ДНК, можем найти количество нуклеотидов в ней

2) один белок состоит из 300 мономеров, следовательно, его будут кодировать 900 нуклеотидов:

n нуклеотидов в гене = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в гене = 300 х 3 = 900

3) находим количество генов в ДНК, зная количество нуклеоти-

ДНК

4)один ген → один белок 1111 генов, следовательно, 1111 белков.

141

Задача № 14

Дано: n аминокислот = 215

Найти: L РНК – ?

МРНК – ?

Решение:

1) находим количество нуклеотидов в и-РНК, которая несет информацию о белковой молекуле, исходя из свойств генетического кода

М РНК = n нуклеотидов в РНК х М одного нуклеотида

МРНК = 645 х 300 = 193500

Задача № 15

Дано: n нуклеотидов в ДНК = 1500 n экзонов = 1100

Найти: L РНК незрелой – ? L РНК зрелой – ?

n аминокислот – ? М белка – ?

Решение:

1) незрелая и-РНК или про-и-РНК состоит из того же количества нуклеотидов, что и ДНК, т.к. она считывает всю информацию с ДНК, следовательно можем определить длину данной про-и-РНК

L РНК незрелой = n нуклеотидов в РНК х L одного нуклеотида

L РНК незрелой = 1500 х 3,4 А0= 5100 А0

2)зрелая и-РНК после процессинга состоит из экзонов, находим

еедлину

3)находим количество аминокислот в белке

n аминокислот = n экзонов : 3

n аминокислот =1100 : 3 = 366 аминокислот в белке

142

4)находим массу белка

Мбелка = n аминокислот х М одной аминокислоты

Мбелка = 366 х 110 = 40260.

Задача 16.

Дано: n аминокислот в белке = 350 Найти: n нуклеотидов в ДНК – ?

L гена – ? М гена – ?

Решение:

1) находим количество нуклеотидов в гене, который кодирует белок, состоящий из 350 аминокислот:

n нуклеотидов в гене = n аминокислот х 3 n нуклеотидов в гене = 350 х 3 = 1050

2)находим количество нуклеотидов в двух цепях ДНК:

n нуклеотидов в ДНК = 1050 х 2 = 2100

3)находим массу гена:

М гена = n нуклеотидов в гене х М одного нуклеотида

М гена = 1050 х 300 = 315000

4)находим длину гена:

Задача 17

Дано: фрагмент ДНК

Найти: L ДНК – ? m ДНК – ?

Решение:

1)Используя принцип комплиментарности, составляем вторую цепь молекулы ДНК

ААА-ЦГЦ-ТТТ-ТАЦ-ГГГ-ЦЦЦ-ТТЦ – первая цепь ДНК

ТТТ-ГЦГ-ААА-АТГ-ЦЦЦ-ГГГ-ААГ – вторая цепь ДНК

2)Находим массу фрагмента ДНК, посчитав количество нуклеотидов в двух цепях молекулы ДНК

143

3) Находим длину фрагмента ДНК:

L ДНК = n нуклеотидов одной цепи ДНК х L одного нуклеотида

L гена = 21 х 3,4А0 = 71,4А0

Задача 18

Дано: n экзонов в ДНК = 1567 n интронов в ДНК = 789

Найти: n аминокислот в белке – ? L незрелой и-РНК – ?

3)Находим количество аминокислот, входящих в состав белка:

n аминокислот = n экзонов : 3

n аминокислот =1567 : 3 = 522.

Задача 19

Дано: n а/м в белке = 5х108

Найти: L гена – ?

М гена – ?

Решение:

1) Находим количество нуклеотидов в гене, который кодирует белок:

n нуклеотидов в гене = n аминокислот х 3

n нуклеотидов в гене = 5х108 х 3 = 15х108

2) Находим массу гена:

М гена = n нуклеотидов в гене х М одного нуклеотида

М гена = 15х108 х 300 = 45х1010

3)Находим длину гена:

144

Задача 20

Дано: М ДНК =8х109

n аминокислот в белке = 150

Найти: n белков закодированных в ДНК – ?

L ДНК – ?

3)Находим количество нуклеотидов в гене:

n нуклеотидов в гене = n аминокислот х 3 n нуклеотидов в гене =150 х 3 = 450

4)Находим количество генов в молекуле ДНК:

n генов в ДНК = n нуклеотидов в ДНК : n нуклеотидов в гене

n генов = 26 х 106 / 450 = 57000 генов входит в состав данной ДНК

5)один ген → один белок 57000 генов, следовательно, 57000 белков.

Задача 21

Дано: и-РНК Г – 18% А – 28%

У – 37% (370 шт.)

Найти: L РНК – ?

МРНК -?

L ДНК -?

МДНК -?

соотношение нуклеотидов в ДНК – ? Решение:

1)находим процентное содержание Ц в и-РНК: 100% – (28+18+37) = 17%

2)находим количество нуклеотидов в и-РНК: 100% – х шт

145

4)Находим вес и-РНК:

M и-РНК = M одного нуклеотида х n нуклеотидов

M и-РНК = 300 х 1000 = 300000

5)Находим количество нуклеотидов в ДНК (число нуклеотидов

иих масса будет в два раза больше, т.к. ДНК двухцепочечная молекула):

n нуклеотидов в ДНК = n нуклеотидов в РНК х 2 = 1000 х 2 = 2000

6)находим вес ДНК:

M ДНК = M одного нуклеотида х n нуклеотидов

M ДНК = 300 х 2000 = 600000

7)находим длину ДНК:

8) Находим нуклеотидный состав молекулы ДНК:

9) находим численное соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК:

Тимина и аденина будет по 650 нуклеотида

(2000 х 32,5% : 100% = 650)

Гуанина и цитозина будет по 350 нуклеотидов

(2000 х 17,5% : 100% = 350).

146