Принципы строения молекулы ДНК: комплементарность нуклеотидов

Джеймс Уотсон
1928–2008 гг.
Френсис Крик
1916–2004 гг.

Нуклеиновые кислоты
— самые крупные
из молекул, образуемых живыми
организмами.
Их молекулярная масса может
быть от 10 000 до нескольких
миллионов углеродных единиц.
— высокомолекулярные органические соединения живых организмов, которые осуществляют хранение, передачу и воспроизведение наследственной информации.
— хорошо растворимы в воде;
— практически не растворимы в органических растворителях;
— очень чувствительны к действию температуры и критическим значениям уровня pH.

Дезоксирибонуклеиновая кислота
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Строение нуклеотидов

Строение ДНК
Двойная
спираль ДНК
Диаметр молекулы ДНК — 2 нм, шаг спирали — 3,4 нм.
Каждый виток спирали содержит 10 пар нуклеотидов.

Принцип комплементарности
А
А
Г
Ц
Г
Ц
Т
Т
В молекуле ДНК: А+Г=Т+Ц (Правило Чаргаффа)

Запомнить!
Длина 1 нуклеотида = 0,34 нм
Размер 1 гена = длина 1 нуклеотида × n (кол-во нуклеотидов)
Кол-во нуклеотидов = кол-во аминокислот × 3
Масса 1 гена = кол-во нуклеотидов × массу 1 нуклеотида
Молекулярная масса 1 нуклеотида =345 (после округления 300)
Молекулярная масса 1 аминокислоты = 110

Задания
В молекуле ДНК на долю цитозиновых нуклеотидов приходится 18%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.
Решение:
1) т.к. Ц = 18%, то и Г = 18%;
2) на долю А+Т приходится 100% – (18% +18%) = 64%, т.е. по 32%

Две цепи ДНК удерживаются друг против друга водородными связями. Определите число двойных и тройных водородных связей этой цепи ДНК, если известно, что нуклеотидов с тимином – 18, с цитозином – 32 в обеих цепях ДНК.
Решение:
1) Тимин с аденином соединяются двумя водородными связями. Если нуклеотидов с тимином – 18, то адениловых нуклеотидов тоже 18. Следовательно, между ними возникает 18 двойных водородных связей.
2) Цитозин с гуанином соединяются тремя водородными связями. Если нуклеотидов с цитозином – 32, то с гуанином тоже будет 32. Значит между ними возникает 32 тройные водородные связи.

Белок состоит из 158 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген, если расстояние между двумя соседними нуклеотидами в спиральной молекуле ДНК составляет 0,34?

Решение:
1) Т.к. каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, то:
158 × 3= 474 (нуклеотида)
2) Находим длину гена: 474 × 0,34= 161,16 (нм)

На фрагменте одной цепочки ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т
а)Нарисуйте схему структуры двухцепочечной молекулы ДНК.
б)Какова длина данного фрагмента ДНК?(Каждый нуклеотид занимает 0,34 нм по длине цепочки ДНК.)
в)Сколько (в процентах )содержится нуклеотидов (отдельно)в данной ДНК?

Строим вторую цепь ДНК по принципу комплементарности А=Т ; Г=Ц:
А - А - Г -Т - Ц - Т - А - Ц - Г - Т - А -Т - первая цепь ДНК
Т - Т - Ц - А - Г - А - Т - Г - Ц - А - Т - А - вторая цепь ДНК
В первой цепи ДНК содержат 12 нуклеотидов. Каждый нуклеотид занимает 0,34 нм. Значит: 12* 0,34 = 4,08 нм занимает цепочка ДНК

Считаем нуклеотиды в обоих цепях ДНК:
Аденин (А) -- 8
Тимин (Т) -- 8
Гуанин (Г) -- 4
Цитозин (Ц) -- 4
Всего нуклеотидов в обоих цепях ДНК равны 24, а это 100%
Составляем пропорцию:
(всего нуклеотидов) 24 ----- 100% = 33,3 %
(А=Т) 8 ------ Х %
Теперь определим процентное содержание гуанина/цитозина:
(всего нуклеотидов) 24 ------ 100% = 16,6 %
(Г=Ц) 4 ---- х%