20251129_151316_5415a777-73e8-4755-a271-7f94a51057a8

1.

Практична робота № 2
Тема.
Розв’язування елементарних вправ
з молекулярної біології.
Мета: навчитися застосовувати теоретичні
для розв’язування задач з молекулярної
біології, моделювати процес кодування
спадкової інформації
знання

2.

І частина
Білки
Складні органічні з ҆єднання, до складу яких входять хімічні елементи – С, Н, О, N. Білки називають
протеїнами (``proteo`` - займаю перше місце), це говорить про те, що всі функції в організмі пов’язані з білками.
На частку білків припадає 50 – 80% органічної речовини клітини. Всі білки характеризуються великою
молекулярною масою, яка досягає 1,5 млн. умовних одиниць.
Білки – це неперіодичні полімери, мономерами яких є 20 різних амінокислот.
Будова амінокислоти

3.

Структура білка
Первинна структура
З’єднання між
амінокислотами відбувається через функціональні групи: карбоксильну
групу однієї
амінокислоти і аміногрупу іншої. Внаслідок утворюється міцний ковалентний зв'язок, який називається
пептидний.
Вторинна структура білка
Утворюється за рахунок скручування білкової молекули в спіраль. Витки спіралі утримуються за рахунок
водневих зв’язків між пептидними групами сусідніх витків. Так утворюється α-спіраль.

4.

Третинна структура
Утворюється за рахунок укладки білкової молекули в просторі. В стабілізації третинної структури приймають
участь всі типи зв’язків: іонні, ковалентні, водневі, гідрофобні.
Четвертинна структура
Утворюється при об’єднанні декількох глобул в один комплекс. Глобули утримуються між собою за рахунок
міжмолекулярних взаємодій
Розв’язування задач
Задача 1
Білок вазопресин складається з 9 амінокислотних ланок. Яка його молекулярна маса?
Дано:
Розв’язування
n (амінок.) = 9
m ( 1 амінок.) = 100
---------------m (білка) = 100 × 9 = 900
m (білка) - ?
Відповідь: m (білка) = 900
Задача 2
Молекулярна маса каталази 224 000. Скільки амінокислотних ланок в цій молекулі?
Дано:
Розв’язування
m ( білка ) = 224000
m ( 1 амінок.) = 100
-----------------------n (амінок.) = 224 000 : 100 = 2240
n (амінок.) - ?
Відповідь: n (амінок.) = 2240

5.

Задача 2
Молекулярна маса каталази 224 000. Скільки амінокислотних ланок в цій молекулі?
Дано:
Розв’язування
m ( білка ) = 224000
m ( 1 амінок.) = 100
-----------------------n (амінок.) = 224 000 : 100 = 2240
n (амінок.) - ?
Відповідь: n (амінок.) = 2240
Задача 3
Білок складається з 400 амінокислот. Визначте довжину білка, якщо половина білкової молекули скручена в α –
спіраль.
Дано:
Розв’язування
n (амінок. ) = 400
1. Довжина не згорнутого білка
1⁄2 – в α – спіраль
400: 2 = 200 (аміном.)
---------------------l (1 амінок. ) = 0,35 нм
l (білка) - ?
l (білка ) = 0,35 х 200 = 70нм
2. Довжина згорнутого в α – спіраль білка
1 виток = 3,6 амінокислот
n (витків) = 200 : 3,6 = 55 (витків)
l (1 витка) = 0, 54 нм
l (білка) = 0, 54 х 55 = 29,7 нм
3. Загальна довжина білкової молекули
70 нм + 29,7 нм = 99, 7 нм
Відповідь : l (білка) = 99,7 нм.

6.

Задачі для самостійного розв’язування
1. Молекулярна маса пепсину 35 500. Скільки амінокислотних ланок в цій молекулі? Яка
довжина первинної структури білка?
2. Білок складається з 800 амінокислот. Визначте молекулярну масу білка і довжину
білкової молекули, якщо половина білка згорнута в α – спіраль.

7.

ІІ частина
Нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК)
Несуть спадкову інформацію про структуру білка. Інформація записана в ДНК – матриці чотирма
видами нуклеотидів. РНК синтезується по ДНК під час транскрипції і є її копією.
ДНК складається з двох ланцюгів, які утворюють подвійну
спіраль. Відстань між ланцюгами дорівнює 20 Ǻ, один
виток спіралі включає 10 нуклеотидів і має довжину 34 Ǻ.
Ланцюги є антипаралельними, тобто, якщо один ланцюг
починається
5 -́ кінцем
з
фосфатом,
то
другий
розпочинається 3 ́-кінцем з гідроксильною групою.
З’єднання між ланцюгами відбувається за рахунок водневих
зв’язків за принципом комплементарності ( А - Т, Г - Ц ). А з Т
– двома водневими зв’язками, Г з Ц - трьома водневими
зв’язками.

8.

Відомості, що необхідні для розв'язання задач з молекулярної біології
Усі наведені нижче чисельні величини є усередненими.
1. Молекулярна маса нуклеотиду 345 г/моль.
2. Молекулярна маса амінокислоти 100 г/моль.
3. Відстань між сусідніми нуклеотидами ДНК, розташованими в одному ланцюжку, — 0,34 нм.
4. Довжина одного повного витка ДНК — 3,4 нм, тобто на один повний виток ДНК припадає
10 нуклеотидів одного ланцюжка ДНК і 10 нуклеотидів другого - разом 20.
5. Для всіх ДНК виконується правило Чаргаффа: А=Т; Г=Ц;
А+Г = Т+Ц (вміст пуринових азотистих основ (аденіну і гуаніну) дорівнює вмісту
піримідинових азотистих основ (тиміну і цитозину);
сума всіх нуклеотидів в молекулі ДНК або РНК (А+Т+Г+Ц чи А+У+Г+Ц) становить 100%.

9.

Принцип комплементарності
А=Т
РНК
У
А
Ц
Г
Г=Ц
ДНК
А
Т
Г
Ц
Правило Чаргаффа
(А + Т) + (Г + Ц) = 100 %
А+Г=Т+Ц
Загальні величини амінокислот і нуклеотидів
lАК = 0,36 нм — довжина амінокислоти;
l н-ду =0,34 нм — довжина однієї пари нуклеотидів ДНК;
Мак= 100 а.о.м.- середня маса амінокислоти;
Мн-ду = 345 а.о.м. - середня маса нуклеотиду.

10.

І. Розв'язування вправ на знаходження послідовності нуклеотидів у молекулі ДНК.
Вправа 1. Один із ланцюгів молекули ДНК мае таку послідовність нуклеотидів:
а) -Ц-А-Г-Ц-Г-Т-А-Ц-Г-Т-Т-Ц-Г-;
б) -Т-Г-А-Ц-Ц-А-Г-А-Т-А-Ц-Т-Т-;
в) -А-Г-Г-Ц-Ц-Т-А-Г-Г-Ц-Т-А-А-.
Яку послідовність нуклеотидів має другий ланцюг цієї самої молекули?
Розв'язання. Послідовність нуклеотидів у другому ланцюзі ДНК визначається відповідно до принципу комплементарності:
I ланцюг: -Ц-А-Г-Ц-Г-Т-А-Ц-Г-Т-Т-Ц-Г-;
II ланцюг: -Ґ-Т-Ц-Г-Ц-А-Т-Г-Ц-А-А-Г-Ц-.

11.

П. Розв 'язування задач на визначення будови іРНК за будовою ДНК.
Фрагмент одного з ланцюгів ДНК має таку послідовність нуклеотидів:
- Т-А- Ц-А-Т-Г-Г-Т-Т-Ц-Г-Ц-А-Т-Ц.
Напишіть будову, молекули іРНК, що утворюється в процесі транскрипції на цій ділянці
молекули ДНК.
Розв'язання. Послідовність нуклеотидів молекули іРНК визначається-відповідно до принципу
комплементарності, але при цьому враховується, що до іРНК замість тимінового нуклеотиду
входить урациловий нуклеотид.
-Т-А-Ц-А-Т- Г-Г-Т -Т-Ц- Г-Ц-А-Т-Ц.
-А-У-Г-Т-А-Ц-Ц-А-А-Г- Ц-Г-У-А-Г.

12.

ІІІ. Розв'язування задач на знаходження довжини і молекулярної маси фрагмента молекули ДНК.
Задача 1
Яка довжина і молекулярна маса молекули ДНК, яка складається з 30 нуклеотидів?
Дано:
Розв’язування :
n (нуклеот. ) = 30
l (1 нукл. ) = 0,34 нм
------------l (гену ) = 0,34 х 30 = 10,2 нм
l -?
m (1 нукл. ) = 345
m -?
m ( гену ) = 345 х 30 = 10 350
Відповідь: l (гену ) =10,2 нм,
m ( гену ) = 10 350
Задача 2. Фрагмент одного ланцюга молекули ДНК має такий нуклеотидний склад:
-Г-Г-Г-Ц-А-Т-А-А-Ц-Г-Ц-Т.
Визначити: а) послідовність нуклеотидів фрагмента другого ланцюга молекули ДНК;
б) довжину цієї ділянки ДНК.
Розв'язання,
а) І ланцюг: - Г- Г-Г- Ц-А-Т-А-А-Ц-Г-Ц-Т.
II ланцюг: -Ц-Ц-Ц-Г-Т -А-Т-Т -Г-Ц-Г-А.
б) фрагмент молекули ДНК складається з 12 нуклеотидів, отже, його довжина становить
0,34 • 12 = 4,08 нм.
Відповідь. Довжина фрагмента ДНК становить 4,08 нм.

13.

І\/ Розв'язування задач на знаходження числа нуклеотидів у молекулі ДНК.
Задача 1
Фрагмент молекули ДНК містить 12 000 аденілових нуклеотидів, що складає 40% загальної
кількості. Скільки інших нуклеотидів в цьому фрагменті?
Дано:
n (А ) = 12 000 – 40 %
---------------------------n (Т) - ?
n (Г) - ?
n(Ц)-?
Розв’язування :
1. Знаходимо загальну кількість нуклеотидів.
12 000 – 40 %
х - 100 %
х = 12 000 х 100 : 40 = 30 000
2. А = Т = 12 000, n (Т) = 12 000
3. Г + Ц = 30 000 – 24 000 = 6 000
4. Г = Ц = 6 000 : 2 = 3 000,
Відповідь: n (Г) = 3 000, n (Ц) = 3 000.

14.

Задача 2.Біохімічний аналіз показав, що іРНК має 30% аденіну, 18% гуаніну та 20% урацилу.
Визначте частку (у %) кожного нуклеотида у відповідному фрагменті дволанцюгової ДНК?
Розв’язання
Дано:
А(іРНК)= 30%;
Визначаємо відсоток цитозинових нуклеотидів у даній іРНК:
Г (іРНК) = 18%;
Ц (іРНК)=100% - (А(іРНК)+У(іРНК)+Г(іРНК)) =
У(іРНК)= 20%.
= 100% - (30% +20% + 18%) = 32%.
А(ДНК)- ? Т(ДНК)- ?
Г(ДНК) - ? Ц(ДНК)-?
Визначаємо відсоток аденінових і тимінових нуклеотидів (окремо) у
фрагменті ДНК:
А(ДНК)= Т(ДНК) = (А(іРНК)+У(іРНК)) : 2 = (30% + 20%) : 2 = 25%.
Визначаємо відсоток гуанінового і цитозиновог нуклеотидів (окремо) у
фрагменті ДНК:
Г(ДНК)= Ц(ДНК)= (Г(ДНК)+Ц(ДНК)) : 2 = (18% + 32%) : 2 = 25%.
Відповідь. Частка кожного нуклеотида у
дволанцюгової ДНК становить 25%.
відповідному
фрагменті

15.

IV. Розв'язування задач на знаходження числа нуклеотидів у молекулі ДНК.
Задача 3. У молекулі ДНК одного виду тварин масова частка тиміну становить
15% від загальної кількості нуклеотидів. Враховуючи принцип комплементарності
поєднання азотистих основ у молекулі ДНК, визначити їх масову частку (%)
Розв 'язання.
А = Т = 15 %\
А + Т = 30 %;
Г + Ц = 100 - 30 = 70 (%);
Г = Ц = 70 : 2 = 35 %.
Відповідь. Масова частка аденіну — 15 %, гуаніну і цитозину — по 35 %.

16.

V. Самостійне розв’язування задач.
Задача 1. 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 №2 На ділянці ДНК, яка має склад Ц-А-Т-Г-Г-Ц-Т-А-Т, синтезований фрагмент іРНК, вкажіть його склад.
Задача №3 Один з ланцюгів молекули ДНК має таку послідовність нуклеотидів: ТГГ – АГЦ – ГГГ – ААЦ – ТГА
Запишіть послідовність нуклеотидів ланцюга, комплементарного даному. Визначте довжину і молекулярну масу
фрагмента, що ви отримали.
Задача 4. Молекула іРНК складається з такої послідовності нуклеотидів: УУЦ -ГАА –ЦГА- УУГ- УЦГ- ЦЦГ-. Якою
буде будова молекули ДНК, на одному з ланцюгів якої була синтезована дана молекула іРНК?
Задача №5 Відомий склад іРНК: аденіну – 41%, гуаніну – 7%, урацилу – 39%. Визначити нуклеотидний склад
відповідної ділянці ДНК.
Задача №6 Фрагмент одного ланцюга молекули ДНК має таку послідовність нуклеотидів:
…ТТГ – АГЦ – АЦГ – ГТА – ААТ – ЦГА …
1. Побудувати схему дволанцюгової ДНК.
2. Яку довжину має цей фрагмент ДНК?
3. Яку масу має дволанцюговий фрагмент ДНК?
Задача №8 Довжина фрагмента ДНК 221 нм. Визначте кількість нуклеотидів у цьому фрагменті.