Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 8. Структура та біологічні функції нуклеїнових кислот
Завдання 1 (с. 46)
Побудова комплементарного ланцюга ДНК
Дано послідовність нуклеотидів першого ланцюга ДНК: А-Т-Т-Ц-А-Г-Г-А-Ц-А-Т-Ц. Потрібно добудувати другий ланцюг, використовуючи принцип комплементарності (А з Т, Г з Ц).
Розв’язання
Перевіряємо кожен нуклеотид послідовності 1-го ланцюга (А-Т-Т-Ц-А-Г-Г-А-Ц-А-Т-Ц) і знаходимо відповідну пару для кожного.
Формуємо послідовність другого ланцюга: Т-А-А-Г-Т-Ц-Ц-Т-Г-Т-А-Г.
Відповідь:
2-й ланцюг ДНК: Т-А-А-Г-Т-Ц-Ц-Т-Г-Т-А-Г
Завдання 2 (с. 46)
Розрахунок кількості та відсотка аденінових нуклеотидів
У фрагменті ДНК (1-й ланцюг) потрібно знайти кількість аденінових нуклеотидів в обох ланцюгах і обчислити їх відсоток від загальної кількості нуклеотидів.
Розв’язання
Рахуємо А в 1-му ланцюзі (А-Т-Т-Ц-А-Г-Г-А-Ц-А-Т-Ц): їх 4 штуки.
У 2-му ланцюзі кількість А дорівнює кількості Т у 1-му ланцюзі (Т-А-А-Г-Т-Ц-Ц-Т-Г-Т-А-Г): їх також 4 штуки.
Загальна кількість аденінових нуклеотидів: 4+4=8.
Загальна кількість пар нуклеотидів у фрагменті: 12 пар, отже загальна кількість нуклеотидів: 12×2=24.
Обчислюємо відсоток: 248×100%≈33,3%, округлюємо до цілого — 33%.
Відповідь:
Кількість аденінових нуклеотидів: 8; відсоток: 33%
Завдання 3
Розрахунок вмісту інших нуклеотидів за правилом Чаргаффа
Відомо, що у 1-му ланцюзі ДНК (А-Т-Т-Ц-А-Г-Г-А-Ц-А-Т-Ц) вміст аденіну дорівнює вмісту тиміну. Потрібно обчислити відсотки інших нуклеотидів у всьому фрагменті.
Рахуємо нуклеотиди в 2-му ланцюзі: Т=4, А=4, Ц=3, Г=3.
Загальна кількість у фрагменті (24 нуклеотиди): А=8, Т=8, Г=6, Ц=6.
Перевіряємо правило Чаргаффа: A=T (8=8), G=C (6=6).
Обчислюємо відсотки для Г і Ц: загальна кількість Г+Ц = 12, кожен по 6. Відсоток Г: 246×100%=25%. Відсоток Ц: 246×100%=25%.
Відповідь:
Вміст гуаніну — 25%, вміст цитозину — 25%.
Завдання 4
Підрахунок кількості водневих зв'язків у фрагменті ДНК
Потрібно визначити загальну кількість водневих зв'язків між двома ланцюгами даного фрагмента ДНК (12 пар нуклеотидів).
Розв’язання
Визначаємо кількість пар кожного типу в 1-му ланцюзі: пар А-Т — 4 пари (А=4, Т=4), пар Г-Ц — 3 пари (Г=3, Ц=3).
Перевіряємо на другому ланцюзі: пар Т-А — 4 пари, пар Ц-Г — 3 пари.
Загальна кількість пар А-Т у фрагменті: 4+4=8 пар.
Загальна кількість пар Г-Ц у фрагменті: 3+3=6 пар.
Рахуємо зв'язки: для пар А-Т: 8×2=16 зв'язків; для пар Г-Ц: 6×3=18 зв'язків.
Сумарна кількість водневих зв'язків: 16+18=34.
Відповідь:
Кількість водневих зв'язків дорівнює 34
Завдання 5
Підрахунок складових нуклеотидів
У фрагменті ДНК (1-й ланцюг: А-Т-Т-Ц-А-Г-Г-А-Ц-А-Т-Ц) потрібно знайти кількість пуринів (А, Г) і піримідинів (Т, Ц), а також кількість залишків дезоксирибози й ортофосфатної кислоти.
Розв’язання
Добудуємо 2-й ланцюг ДНК до 1-го (А-Т, Т-А, Ц-Г, Г-Ц): А-Т-Т-Ц-А-Г-Г-А-Ц-А-Т-Ц → Т-А-А-Г-Т-Ц-Ц-Т-Г-Т-А-Г.
Підрахуємо основи в 1-му ланцюгу: А=3, Г=2, Т=4, Ц=3. В 2-му ланцюгу: А=3, Г=2, Т=4, Ц=3.
Сума пуринів (А+Г) = (3+2)+(3+2)=10. Сума піримідинів (Т+Ц) = (4+3)+(4+3)=14? Перевірка: у першому ланцюгу А=3, Г=2, Т=4, Ц=3. У другому (комплементарному): Т відповідає А (3), А відповідає Т (4), Г відповідає Ц (2), Ц відповідає Г (3). Отже, 2-й ланцюг: Т-А-А-Г-Т-Ц-Ц-Т-Г-Т-А-Г. Там А=3, Г=2, Т=4, Ц=3. Загалом пуринів: 3+2+3+2=10. Піримідинів: 4+3+4+3=14? Ой, помилка в підрахунку першого ланцюгу. Перелічимо ще раз: А-Т-Т-Ц-А-Г-Г-А-Ц-А-Т-Ц (12 основ). А=3, Т=4, Г=2, Ц=3. Сума пуринів у 1-му: 3+2=5. Сума піримідинів у 1-му: 4+3=7. У 2-му ланцюгу (Т-А-А-Г-Т-Ц-Ц-Т-Г-Т-А-Г): А=3, Г=2, Т=4, Ц=3. Сума пуринів у 2-му: 3+2=5. Сума піримідинів у 2-му: 4+3=7.
Загальна кількість пуринів = 5+5=10. Загальна кількість піримідинів = 7+7=14? Ні, правило Чаргаффа каже А+Г=Т+Ц. У повному дуплексі: А=Т (загалом), Г=Ц (загалом). Загальна кількість пар нуклеотидів = 12. Отже, загальних пуринів = 6, загальних піримідинів = 6.
Кількість залишків дезоксирибози дорівнює кількості нуклеотидів (основ) = 12×2=24. Кількість залишків ортофосфатної кислоти також 24 (по одному на кожен нуклеотид).
Обчислити масу фрагмента (12 пар нуклеотидів) за середньою молярною масою одного нуклеотида 330Да та довжину спіралі, знаючи відстань між парою нуклеотидів — 0,34нм.
Розв’язання
Визначаємо кількість пар нуклеотидів у фрагменті: 12 пар (оскільки в кожному ланцюзі по 12 основ).
Обчислюємо масу: m=12×330Да=3960Да (або 3,96кДа).
Обчислюємо довжину: L=12×0,34нм=4,08нм.
Відповідь:
Маса фрагмента — 3960Да (або 3,96кДа), довжина — 4,08нм.
Завдання 7
Добудування ланцюга ДНК до РНК
Дано одноланцюгову молекулу РНК з послідовністю основ: У-У-Ц-Г-А-А-Ц-Г-А-У-А-Г-Ц-Ц-У. Потрібно добудувати 1-й ланцюг ДНК (матричний) та 2-й ланцюг ДНК (комплементарний до 1-го).
Розв’язання
Будуємо 1-й ланцюг ДНК (матричний для даної РНК): У→А, У→А, Ц→Г, Г→Ц, А→Т, А→Т, Ц→Г, Г→Ц, А→Т, У→А, А→Т, Г→Ц, Ц→Г, Ц→Г, У→А. Отримуємо послідовність: А-А-Г-Ц-Т-Т-Г-Ц-Т-А-Т-Ц-Г-Г-А.
Будуємо 2-й ланцюг ДНК (комплементарний до 1-го): А→Т, А→Т, Г→Ц, Ц→Г, Т→А, Т→А, Г→Ц, Ц→Г, Т→А, А→Т, Т→А, Ц→Г, Г→Ц, Г→Ц, А→Т. Отримуємо послідовність: Т-Т-Ц-Г-А-А-Ц-Г-А-Т-А-Г-Ц-Ц-Т.
Відповідь:
1-й ланцюг ДНК (матричний): А-А-Г-Ц-Т-Т-Г-Ц-Т-А-Т-Ц-Г-Г-А; 2-й ланцюг ДНК (комплементарний): Т-Т-Ц-Г-А-А-Ц-Г-А-Т-А-Г-Ц-Ц-Т.