Молекулярная масс белка составляет 15950. Определите длину кодирующего этот белок гена, если молекулярная масса одной аминокислоты – 110, а расстояние между нуклеотидами в молекуле ДНК составляет 0,34 нм. Ответ поясните.

В процессе гидролиза образовалось 972 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления. Ответ поясните.

Бегун расходует за 1 минуту 24 кДж энергии. Сколько глюкозы потребуется для бега с такой затратой, если 50 минут в его организме идет полное окисление глюкозы, а 10 минут – гликолиз?

Для решения этого вопроса необходимо разделить задачу на несколько частей и постепенно разобраться с каждой.

1. Определение длины гена, кодирующего белок

Известно, что молекулярная масса белка составляет 15 950 Да (дальтон), а молекулярная масса одной аминокислоты — 110 Да.

Шаг 1. Определение числа аминокислот в белке:

Чтобы узнать количество аминокислот в белке, нужно разделить общую молекулярную массу белка на молекулярную массу одной аминокислоты:

Таким образом, белок состоит из 145 аминокислот.

Шаг 2. Определение количества нуклеотидов в гене:

Каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, поскольку генетический код триплетен. Значит, для кодирования 145 аминокислот потребуется:

Шаг 3. Определение длины гена:

Известно, что расстояние между нуклеотидами в молекуле ДНК составляет 0,34 нм. Соответственно, длина гена может быть рассчитана как произведение количества нуклеотидов на расстояние между ними:

Таким образом, длина гена составляет примерно 147,9 нм.

2. Определение количества молекул глюкозы и АТФ

Из условия известно, что в процессе гидролиза образовалось 972 молекулы АТФ. Теперь нужно определить, сколько молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ было образовано в разных этапах.

Шаг 1. АТФ в процессе гликолиза:

В процессе гликолиза из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. Это первый этап метаболизма глюкозы.

Шаг 2. АТФ в процессе полного окисления:

После гликолиза в ходе полного окисления (цикл Кребса и дыхательная цепь) из одной молекулы глюкозы дополнительно образуются 36 молекул АТФ.

Шаг 3. Определение количества глюкозы:

Полное окисление глюкозы включает гликолиз и последующие процессы. Таким образом, из одной молекулы глюкозы образуется:

Чтобы узнать, сколько молекул глюкозы подверглось расщеплению, разделим общее количество молекул АТФ на 38:

Округляя до целого числа, получаем, что подверглось расщеплению 26 молекул глюкозы.

3. Определение количества глюкозы для бега

Из условия известно, что бегун расходует 24 кДж энергии за 1 минуту, а также что он бежит 50 минут при полном окислении глюкозы и 10 минут при гликолизе.

Шаг 1. Энергия, выделяемая при полном окислении глюкозы:

Одна молекула глюкозы при полном окислении выделяет примерно 38 молекул АТФ. Известно, что гидролиз одной молекулы АТФ выделяет примерно 30,5 кДж энергии. Следовательно, полное окисление одной молекулы глюкозы даст:

Шаг 2. Энергия, выделяемая при гликолизе:

При гликолизе из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, значит, энергия, выделяемая при гликолизе одной молекулы глюкозы:

Шаг 3. Энергия, необходимая для бега:

За 50 минут бега при полном окислении потребуется:

За 10 минут гликолиза:

Шаг 4. Определение количества глюкозы:

Теперь нужно определить, сколько молекул глюкозы потребуется для полного окисления и гликолиза.

Для полного окисления:

Для гликолиза:

Таким образом, для бега потребуется около 1 молекулы глюкозы для полного окисления и около 4 молекул для гликолиза. Всего потребуется около 5 молекул глюкозы.