Конкурс «Загадки молекулярной биологии»



жүктеу 119.26 Kb.
Дата18.07.2016
өлшемі119.26 Kb.

VI Всероссийский конкурс

«Загадки молекулярной биологии»



Максимальное количество баллов – 100
Примерные ответы на задания конкурса
Решение задач необходимо оформить в соответствии с существующими правилами!

Приведите аргументы, подтверждающие Ваш ответ, если в этом есть необходимость.


Задание №1 (до 20 баллов)


В результате исследования определили последовательность нуклеотидов и-РНК около начала кодирующего участка: УГАУУААЦУГАУГГУЦАГЦАГЦАУАГГУЦГУЦГУГААГУЦУГГУАЦГУЦГГЦАУЦУАГГАГЦУЦГА

Определите:

  1. Первые 10 аминокислот в последовательности белка, который кодирует полученная в результате исследования и-РНК;

  2. Строение фрагмента двухцепочечной ДНК, кодирующей первые 10 аминокислот в последовательности белка полученного вами;

  3. Коэффициент специфичности молекулы ДНК;

  4. Заряд для полученного вами белка из 10 аминокислот при рН 7,0;

  5. Количество возможных вариантов кодирования для полученного вами белка из 10 аминокислот.


Примерный ответ на задание

Дано:

Решение:

Последовательность нуклеотидов и-РНК

1. Молекула иРНК, полученная в ходе исследования:
УГАУУААЦУГАУГГУЦАГЦАГЦАУАГГУЦГУЦГУГААГУЦУГГУАЦГУЦГГЦАУЦУАГГАГЦУЦГА
Для правильного синтеза белка важно нахождение точки начала.

Такой точкой всегда является триплет АУГ, он всегда стоит первым в последовательности.
Находим этот триплет и выделяем.
УГАУУААЦУГАУГГУЦАГЦАГЦАУАГГУЦГУЦГУГААГУЦУГГУАЦГУЦГГЦАУЦУАГГАГЦУЦГА
Выделяем триплеты и находим аминокислоты в закодированном белке.
АУГ- ГУЦ-АГЦ-АГЦ-АУА-ГГУ-ЦГУ-ЦГУ-ГАА-ГУЦ-
Метионин – валин – аргинин – аргинин – изолейцин – глицин – аргинин – аргинин -

- глутаминовая кислота - валин.
Заряд молекулы белка = 0 – 0 - +3 – +3 – 0 – 0 – +3 – +3 – -1 – 0 = +11
2. Строение ДНК кодирующей данный фрагмент:
АУГ-ГУЦ-АГЦ-АГЦ-АУА-ГГУ-ЦГУ-ЦГУ-ГАА-ГУЦ- - иРНК
ТАЦ-ЦАГ-ТЦГ-ТЦГ-ТАТ-ЦЦА-ГЦА-ГЦА-ЦТТ-ЦАГ - ДНК кодирующая цепь

АТГ- ГТЦ-АГЦ-АГЦ-АТА-ГГТ- ЦГТ-ЦГТ-ГАА-ГТЦ- - ДНК смысловая цепь
Коэффициент специфичности молекулы ДНК = А+Т/Ц+Г=14+14/16=16=0.87

Найти:

  1. Первые 10 аминокислот в последовательности белка, который кодирует полученная в результате исследования и-РНК;




  1. Строение фрагмента двухцепочечной ДНК, кодирующей первые 10 аминокислот в последовательности белка полученного вами;




  1. Коэффициент специфичности молекулы ДНК;




  1. Заряд для полученного вами белка из 10 аминокислот при рН 7,0;




  1. Количество возможных вариантов кодирования для полученного вами белка из 10 аминокислот.


Количество возможных вариантов кодирования для полученного белка из 10 аминокислот:
Метионин – валин – аргинин – аргинин – изолейцин – глицин – аргинин – аргинин - глутаминовая кислота - валин.
Количество возможных вариантов кодирования для аминокислот:

1 - 4 - 6 - 6 - 2 - 4 - 6 - 6 - 2 - 4
Количество возможных вариантов кодирования для полученного белка = 1*4*6*6*2*4*6*6*2*4 = 331776 вариантов



Ответ:

  1. Метионин – валин – аргинин – аргинин – изолейцин – глицин – аргинин – аргинин - глутаминовая кислота - валин.

  2. ТАЦ-ЦАГ-ТЦГ-ТЦГ-ТАТ-ЦЦА-ГЦА-ГЦА-ЦТТ-ЦАГ - ДНК кодирующая цепь

АТГ- ГТЦ-АГЦ-АГЦ-АТА-ГГТ- ЦГТ-ЦГТ-ГАА-ГТЦ- - ДНК смысловая цепь

  1. Коэффициент специфичности молекулы ДНК = 0.87

  2. Заряд для полученного вами белка из 10 аминокислот при рН 7,0 = +11(фрагмент белка имеет щелочные свойства).

  3. Количество возможных вариантов кодирования для полученного белка = 331776 вариантов


Задание №2 (до 20 баллов)


В результате проведённого исследования выяснили, что при синтезе белка приняли участие молекулы т-РНК с антикодонами:

ГУЦ, ЦГУ, УУЦ, ГАУ, АЦЦ, ЦАГ, УАА, ЦЦА, ГГГ, ЦУА, ЦГУ, УУЦ, ГАУ



Определите:

  1. Нуклеотидную последовательность во фрагменте гена ДНК;

  2. Последовательность аминокислот в участке синтезируемого белка

  3. Число нуклеотидов, содержащих тимин, аденин, гуанин и цитозин во фрагменте ДНК;

  4. Длину молекулы ДНК;

  5. Примерную относительную массу и длину белкового фрагмента закодированного в этом фрагменте ДНК.


Примерный ответ на задание

Дано:

Решение:

Антикодоны т-РНК участвующие при синтезе молекулы белка:


Антикодоны т-РНК, участвующие при синтезе молекулы белка:
ГУЦ, ЦГУ, УУЦ, ГАУ, АЦЦ, ЦАГ, УАА, ЦЦА, ГГГ, ЦУА, ЦГУ, УУЦ, ГАУ – тРНК

ЦАГ-ГЦА-ААГ- ЦУА- УГГ- ГУЦ–АУУ –ГГУ- ЦЦЦ-ГАУ- ГЦА-ААГ- ЦУА – иРНК
ГТЦ -ЦГТ- ТТЦ- ГАТ- ТЦЦ- ЦТГ- ТАА- ЦЦА- ГГГ- ЦТА- ЦГТ- ТТЦ- ГАТ – ДНК

ЦАГ-ГЦА- ААГ- ЦТА- ТГГ- ГТЦ–АТТ –ГГТ- ЦЦЦ-ГАТ- ГЦА- ААГ- ЦТА
ЦАГ-ГЦА-ААГ- ЦУА- УГГ- ГУЦ–АУУ –ГГУ- ЦЦЦ-ГАУ- ГЦА-ААГ- ЦУА – иРНК
Глутамин-аланин-лизин-лейцин- триптофан-валин-изолейцин-глицин-пролин-аспарагиновая кислота- аланин- лизин- лейцин
Количество в ДНК - А=Т=17

Количество в ДНК - Ц=Г=20
LДНК = 0.34*13*3 = 13.26 Нм.
Lбелка = 0.15*13 = 1.95 Нм.

Мбелка = 110*13 = 1430.

Найти:

  1. Нуклеотидную последовательность во фрагменте гена ДНК;

  2. Последовательность аминокислот в участке синтезируемого белка

  3. Число нуклеотидов, содержащих тимин, аденин, гуанин и цитозин во фрагменте ДНК;

  4. Длину молекулы ДНК;

  5. Примерную относительную массу и длину белкового фрагмента закодированного в этом фрагменте ДНК.





Ответ:
ЦАГ-ГЦА-ААГ- ЦУА- УГГ- ГУЦ–АУУ –ГГУ- ЦЦЦ-ГАУ- ГЦА-ААГ- ЦУА – иРНК
Глутамин-аланин-лизин-лейцин-триптофан-валин-изолейцин-глицин-пролин-аспарагиновая кислота- аланин- лизин- лейцин
Количество в ДНК - А=Т=17

Количество в ДНК - Ц=Г=20
LДНК = 0.34*13*3 = 13.26 Нм.
Lбелка = 0.15*13 = 1.95 Нм.

Мбелка = 110*13 = 1430.

ГТЦ -ЦГТ- ТТЦ- ГАТ- ТЦЦ- ЦТГ- ТАА- ЦЦА- ГГГ- ЦТА- ЦГТ- ТТЦ- ГАТ – ДНК

ЦАГ-ГЦА- ААГ- ЦТА- ТГГ- ГТЦ–АТТ –ГГТ- ЦЦЦ-ГАТ- ГЦА- ААГ- ЦТА

Задание №3 (до 20 баллов)


Известны последовательности нуклеотидов для двух участков смысловых цепей молекул ДНК.

1. ...ААГАТААЦАГТАТТТАТАТТЦАЦАЦАГЦГГТГАЦГЦТЦТ….



2. ...АЦАЦАГЦГГТГАЦГЦТЦТЦЦЦАТААЦАГТАТТТАТАТТЦ….

Вопросы:

  1. Какой из этих фрагментов нуклеиновых кислот будет наиболее устойчив к денатурации?

  2. Какие фрагменты белковых молекул в них закодированы?

  3. Определите количество вариантов кодирования, существующее для фрагментов белковых молекул закодированных в данных фрагментах молекул ДНК?


Примерный ответ на задание

Дано:

Решение:

Две последовательности нуклеотидов для двух участков смысловых цепей молекул ДНК.

  1. Строим двухцепочечную ДНК №1 и определяем количество водородных связей:


ААГ АТА АЦА ГТА ТТТ АТА ТТЦ АЦА ЦАГ ЦГГ ТГА ЦГЦ ТЦТ - смысловая цепь

ТТЦ ТАТ ТГТ ЦАТ ААА ТАТ ААГ ТГТ ГТЦ ГЦЦ АЦТ ГЦГ АГА - кодирующая цепь

223 222 232 322 222 222 223 232 323 333 232 333 232 - количество Н- связей
количество Н- связей = 48 (2*24) + 45 (3*15) = 93


  1. Строим двухцепочечную ДНК №2 и определяем количество водородных связей:


АЦА ЦАГ ЦГГ ТГА ЦГЦ ТЦТ ЦЦЦ АТА АЦА ГТА ТТТ АТА ТТЦ - смысловая цепь

ТГТ ГТЦ ГЦЦ АЦТ ГЦГ АГА ГГГ ТАТ ТГТ ЦАТ ААА ТАТ ААГ - кодирующая цепь

232 323 333 232 333 232 333 222 232 322 222 222 223 - количество Н- связей
количество Н- связей = 44 (2*22) + 51 (3*17) = 95
Первый белок, имеющий 93 - Н- связи будет денатурировать чуть быстрее.

Второй белок, имеющий 95 - Н- связи будет денатурировать чуть медленнее.


  1. Строим иРНК для двух цепочек:


ААГ АТА АЦА ГТА ТТТ АТА ТТЦ АЦА ЦАГ ЦГГ ТГА ЦГЦ ТЦТ - смысловая цепь ДНК

ТТЦ ТАТ ТГТ ЦАТ ААА ТАТ ААГ ТГТ ГТЦ ГЦЦ АЦТ ГЦГ АГА - кодирующая цепь ДНК

ААГ АУА АЦА ГУА УУУ АУА УУЦ АЦА ЦАГ ЦГГ УГА ЦГЦ УЦУ - иРНК
АЦА ЦАГ ЦГГ ТГА ЦГЦ ТЦТ ЦЦЦ АТА АЦА ГТА ТТТ АТА ТТЦ - смысловая цепь ДНК

ТГТ ГТЦ ГЦЦ АЦТ ГЦГ АГА ГГГ ТАТ ТГТ ЦАТ ААА ТАТ ААГ - кодирующая цепь ДНК

АЦА ЦАГ ЦГГ УГА ЦГЦ УЦУ ЦЦЦ АУА АЦА ГУА УУУ АУА УУЦ - иРНК

Найти:

  1. Какой из этих фрагментов нуклеиновых кислот будет наиболее устойчив к денатурации?




  1. Какие фрагменты белковых молекул в них закодированы?




  1. Определите количество вариантов кодирования, существующее для фрагментов белковых молекул, закодированных в данных фрагментах молекул ДНК?




4. Определяем закодированные белки:
Цепь №1:

ААГ АУА АЦА ГУА УУУ АУА УУЦ АЦА ЦАГ ЦГГ УГА ЦГЦ УЦУ - иРНК №1:

Лизин–изолейцин- треонин- валин-фенилаланин-изолейцин-фенилаланин-треонин-глютамин-аргинин-сто_кодон

2 - 3 - 4 - 4 - 2 - 3 - 2 - 4 - 2 - 6

Количество возможных вариантов кодирования для полученного белка = 2*3*4*4*2*3*2*4*2*6 = 55296
Цепь №2:

АЦА ЦАГ ЦГГ УГА ЦГЦ УЦУ ЦЦЦ АУА АЦА ГУА УУУ АУА УУЦ - иРНК №2:

Треонин-глютамин-пролин-стоп_кодон

4 - 2 - 4

Количество возможных вариантов кодирования для полученного белка = 4*2*4 = 32 варианта кодирования


Ответ:

Цепь №1:


  1. ААГ АТА АЦА ГТА ТТТ АТА ТТЦ АЦА ЦАГ ЦГГ ТГА ЦГЦ ТЦТ - смысловая цепь

ТТЦ ТАТ ТГТ ЦАТ ААА ТАТ ААГ ТГТ ГТЦ ГЦЦ АЦТ ГЦГ АГА - кодирующая цепь

  1. количество Н- связей = 93

  2. ААГ АУА АЦА ГУА УУУ АУА УУЦ АЦА ЦАГ ЦГГ УГА ЦГЦ УЦУ - иРНК №1:

  3. Лизин–изолейцин- треонин- валин-фенилаланин-изолейцин-фенилаланин-треонин-глютамин-аргинин-сто_кодон

  4. Количество возможных вариантов кодирования для полученного белка = 55296


Цепь №2:


  1. АЦА ЦАГ ЦГГ ТГА ЦГЦ ТЦТ ЦЦЦ АТА АЦА ГТА ТТТ АТА ТТЦ - смысловая цепь

ТГТ ГТЦ ГЦЦ АЦТ ГЦГ АГА ГГГ ТАТ ТГТ ЦАТ ААА ТАТ ААГ - кодирующая цепь

  1. количество Н- связей = 95

  2. АЦА ЦАГ ЦГГ УГА ЦГЦ УЦУ ЦЦЦ АУА АЦА ГУА УУУ АУА УУЦ - иРНК №2:

  3. Треонин-глютамин-пролин-стоп_кодон

  4. Количество возможных вариантов кодирования для полученного белка = 32


Задание №4 (до 20 баллов)


В результате микробиологических исследований обнаружен неизвестный вирус, нуклеиновая кислота которого содержала: 24% аденина, 28% гуанина, 22% урацила и 26% цитозина.

Вопросы:

  1. Что Вы можете сказать о природе нуклеиновой кислоты этого вируса?

  2. Наличие каких специфических особенностей можно предположить в жизненном цикле данного вируса? Чем он принципиально отличается от других?


Примерный ответ на задание

Дано:

Решение:

Нуклеиновая кислота вируса содержит:

24% аденина,

28% гуанина,

22% урацила,

26% цитозина.

Ответ:


  1. Это РНК вирус, носителем генетической информации которого является молекула РНК, т.к. говорится о процентном содержании урацила.




  1. Молекула РНК, одноцепочечная, исходя из процентного соотношения нуклеотидов, образующих нуклеиновую кислоту вируса (не выполняются правила Чаргаффа).




  1. Этот вирус может содержать (+)РНК, т.е. последовательность нуклеотидов вируса аналогична и-РНК. При этом происходит трансляция с вирусной РНК, синтез вирусных белков и новых молекул (+)РНК, а далее собираются новые вирусные частицы.




  1. Открытый вирус может содержать (-)РНК, с которой не может происходить непосредственная трансляция. Эти вирусы содержат фермент РНК-зависимую РНК-полимеразу, который обеспечивают синтез (+)РНК по матрице (-)РНК. Далее происходит трансляция с вирусной РНК, синтез вирусных белков и новых молекул (+)РНК, а далее собираются новые вирусные частицы.




  1. Данный вирус может относиться к ретровирусам, содержащим (+)РНК. К таким вирусам относятся, например, ВИЧ и онковирусы. Ретровирусы содержат фермент обратная транскриптаза, который осуществляет синтез вирусных ДНК по матрице (+)РНК вируса. Далее происходит транскрипция и синтез вирусных и-РНК, трансляция (синтез вирусных белков и новых (+)РНК) и сборка новых вирусов.

Найти:

  1. Что Вы можете сказать природе нуклеиновой кислоты этого вируса?




  1. Наличие каких специфических особенностей можно предположить в жизненном цикле данного вируса? Чем он принципиально отличается от других?





Задание №5 (до 20 баллов)


В результате реализации процессов катаболизма в митохондрии эукариотической клетки образовалось 116 молекул АТФ и затрачено 18 молекул кислорода.

Определите:

  1. Количество молекул глюкозы подвергшихся гликолизу?

  2. Количество молекул глюкозы окисленной до конечных продуктов?


Примерный ответ на задание

Дано:

Решение:

Результат катаболизма клетки:

  1. образовалось 116 молекул АТФ

  2. затрачено 18 молекул кислорода.

В результате полного окисления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ:
С6Н12О6 + О2 + 2Н3РО4 + 2АДФ – 3СО2 + 2АТФ + Н2О
В результате гликолиза образуется 2 молекулы АТФ:

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ – 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

Следовательно:

116 – 114 (38*3) = 2 количество не полностью окисленных молекул С6Н12О6 .

Найти:

  1. Количество молекул глюкозы, подвергшихся гликолизу?




  1. Количество молекул глюкозы, окисленной до конечных продуктов?




Ответ:
Гликолизу подверглось 4 молекулы глюкозы, а окислению до конечных продуктов только 3 из них.


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет