СЕМІНАРСЬКЕ ЗАНЯТТЯ 4
Реплікація та репарація ДНК.
Задачі:
1. Одноланцюговий фрагмент молекули ДНК має наступну послідовність нуклеотидів:
ЦГТ ГАТ ТТТ ГГТ ТГТ АГГ.
Яка буде структура молекул ДНК після реплікації?
Відповідь:
ГЦА ЦТА ААА ЦЦА АЦА ТЦЦ.
2. Ділянка ДНК має наступний склад нуклеотидів:
…АГТ АЦГ ГЦА ТГЦ АТТ АЦА ТГЦ ЦГГ АЦГ ТААТ…
Запишіть нуклеотидний склад дочірніх ДНК, які утворились в результаті реплікації вихідного фрагменту молекули. Вкажіть, яка із полінуклеотид них ланцюгів є старою, яка – новою.
Відповідь:
…АГТ АЦГ ГЦА ТГЦ АТТ АЦА ТГЦ ЦГГ АЦГ ТААТ…(СТАРИЙ ЛАНЦЮГ)
…ТЦА ТГЦ ЦГТ АЦГ ТАА ТГТ АЦГ ГЦЦ ТГЦ АТТА…(НОВИЙ ЛАНЦЮГ)
3. Скільки і яких видів вільних нуклеотидів необхідно для реплікації молекули ДНК, в якій кількість аденіна дорівнює 600000, а гуаніна — 2400000?
Відповідь:
А=Т, Г=Ц.
А=Т=600000; Г=Ц=2400000.
Потрібно тимінових нуклеотидів – 600000 і цитозинових – 2400000.
4. Загальна маса всіх молекул ДНК в 46 хромосомах однієї соматичної клітини людини дорівнює 6⋅10−9мг. Чому буде дорівнювати маса молекул ДНК після реплікації?Розв'язання:
- перед початком поділу в процесі реплікації число ДНК подвоюється і маса ДНК дорівнює 2 ⋅ 6 ⋅10−9= 12⋅10−9мг; I поділ мейозу редукційний, число хромосом стає в 2 рази меншим, але кожна хромосома складається з двох молекул ДНК (сестринських хроматид), тому в телофазі мейозу I маса ДНК дорівнює 12⋅10−9: 2 = 6 ⋅10−9мг; після мейозу II кожне ядро в клітині містить однохроматидні хромосоми гаплоїдного набору, тому в телофазі мейозу II маса ДНК дорівнює 6 ⋅10−9 : 2 = 3 ⋅10−9 мг.
Відповідь:
маса ДНК перед початком поділу 12 ⋅10−9мг, наприкінці телофази мейозу I - 6 ⋅10−9мг, наприкінці телофази мейозу II - 3 ⋅10−9мг. 5. Ферменти, які здійснюють реплікацію ДНК, рухаються зі швидкістю 0,6 мкм/хв. Скільки часу необхідно для подвоєння ДНК в хромосомі, яка має 500 репліконів (одиниць реплікації), якщо довжина кожного реплікону 60 мкм?Розв'язання:
Довжина репліконів:
500 ⋅ 60= 30000мкм.
Складаємо пропорцію.
0,6 - 1 (0,6 синтезує за 1 хв)
30000 - х (30000 за х хв)
х = 50000 хв , тобто стільки часу знадобитися для подвоєння ДНК у хромосомі, або ж 833 год, або 34,7 доби.
Відповідь:
50000 хв, або ж 833 год, або 34,7 доби.
6. В молекулі ДНК із 960 пуринових основ 420 складає гуанін. Визначте, яка кількість аденіну, гуаніну, тиміну і цитозину необхідна для синтезу нуклеотидів для забезпечення реплікації даної молекули.
Розв'язання:
Пуринові основи це А (аденін) і Г (гуанін).
Г=Ц, Г=420, то і Ц = 420.
А=Т, А=960-420=540, то і Т=540.
;
Відповідь: А=540, Т=540, Г=420, Ц= 420. 7. Припустимо, що ДНК в клітинах кишечної палочки синтезується зі швидкістю 100 000 нуклеотидів за хвилину і для реплікації хромосоми необхідно 10 хв. Яка довжина хромосоми кишечної палички в парах нуклеотидів? Яка фізична довжина цієї двохспіральної молекули хромосоми?Розв'язання:
L (п.н. кишечної палочки) = 100000 п.н./хв. ⋅ 10 хв. = 1000000 п.н.
L (фізична кишечної палочки) = 1000000 п.н. ⋅ 0,34 нм= 340000нм = 0,34 мм.
8. Молекула ДНК має відносну молекулярну масу 69 000, в тому числі 8625 є аденіловими нуклеотидами. Визначте кількість аденілових, тимідилових, гуанілових і цитидилових нуклеотидів, які містяться в молекулах ДНК після реплікації вихідної молекули. Відносна молекулярна маса одного нуклеотида в середньому складає 345.Розв'язання:
Молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345, знайдемо число нуклеотидів ДНК: 69 000 : 345 = 200.
На частку аденілових нуклеотидів припадає 8625, то їхнє число дорівнює: 8625 : 345 = 25. Стільки ж і тимідилових нуклеотидів у молекулі ДНК.
Сума А + Т = 25 + 25 = 50 нуклеотидів.
Кількість гуанілових та цитидилових нуклеотидів дорівнює: Г + Ц = 200 – 50 = 150.
Кількість кожного з них: 150 : 2 = 75.
Відповідь: А = Т = 25, Г = Ц = 75.
9. Довжина фрагменту молекули ДНК складає 720 нм; частина цитидилових нуклеотидів в даному фрагменті складає 15%. Визначте відносну молекулярну масу відповідного фрагменту обох молекул ДНК після реплікації вихідної молекули, а також відсотковий вміст та сумарну кількість всіх нуклеотидів, які входять до складу фрагментів цих молекул ДНК.Розв'язання:
Mr нуклеотида = 3451 нм = 2 нуклеотида.
В 1 ланцюгу ДНК:
720 ⋅ 2=1440
В 2-х ланцюгах ДНК:
1440 ⋅ 2 = 2880 нуклеотидів.
Mr двох молекул ДНК:
Mr = 2880 ⋅ 345 = 993600
Ц=Г, Т=А.
Ц=Г=15%
Ц+Г= 30%
100%-30%=70%
А=Т= 35%
Сума всіх нуклеотидов:
Г+Ц+А+Т = 30%+70% = 100% Відповідь: Mr =993600; Ц=Г= 15%, А=Т= 35%; 2880 нуклеотидів. 10. Визначте час реплікації прокаріотичного гена, з якого транскрибується молекула мРНК, що містить 350 нуклеотидів. Швидкість реплікації - 9·104 пар основ за хвилину.