1. Jak duża jest cząsteczka DNA?
Załóżmy, że w 1 l hodowli bakteryjnej znajduje się średnio 1010 komórek/ml oraz że w wyniku izolacji DNA z 5ml hodowli bakteryjnej uzyskaliśmy że jest 500 ng DNA. Ile g DNA przypada na jedną komórkę bakterii?
Przyjmując, że DNA występuje tutaj jako pojedyncza cząsteczka, oblicz masę molową cząsteczki DNA. Ile to kilodaltonów [kDa]?
Porównaj to do średniej wielkości białka: 40 kD
Model DNA E. coli:
Parametry modelu Watsona i Cricka DNA:
średnica: 0,20 nm
skok: 10,4 baz na obrót helisy
odległość osiowa pomiędzy sąsiednimi parami zasad: 0,34 nm
Liczba par zasad w DNA E. coli: 4.639.221
Obliczona długość konturu DNA E. coli:
W celu wykonania modelu, uzyskany powyżej wynik powiększmy 10 tys. razy
2. Jak duży jest gen? (How big is a gene?)
Załóżmy, że średnia masa cząsteczki białka to 40 kD. Jeśli założymy, że średnia masa aminokwasu wynosi 100 D, to ile aminokwasów zawiera przeciętna cząsteczka białka ?
Zakładając, że 1 AA jest kodowany przez 3 pz DNA, średnia długość genu to…. pz.
Jaka jest fizyczna długość przeciętnego genu [nm, m]? Jaką długość będzie miał jeden gen na naszym modelu (x10 tys.)?
2. Here is how this kind of analysis might be conducted:
i. It can be determined (by phage plaque assay and the diphenylamine colorimetric determination of DNA concentration, for example) that in a liter of T4 phage, at 1010 phage/ml, there are 2 mg DNA.
ii. Independent measurements show the molecular weight of T4 DNA to be 108daltons. If there is one DNA molecule per phage, this works out to be:
1 molecule ÷ 6x1023 molecules/mol x 108gmol-1≅ 2 x 10-16g per T4 DNA. So that, in a liter containing 1010 phage per ml, there should be 2 mg DNA, which is consistent with the hypothesis that the phage genome is one DNA molecule.
iii. Electron microscopy and other analyses shows that the genome is a linear molecule.
iv. If the average molecular weight of a nucleotide pair is around 625 daltons, then there are 108daltons DNA ÷ 625 daltons nucleotide ≅ 2x105 nucleotide pairs. If the average size protein is around 40kd and the average amino acid is 102 daltons, then in an average protein there will be 400 amino acids. Since the genetic code is a triplet, this means that the gene for an average protein must contain 1200 nucleotide pairs. Thus, in T4, there must be 2x105 ÷ 1.2x103 ≅ 200 genes (assuming all genes code for protein and that there is no region of the genome that is non-coding)