2019-2020学年高中生物 第四章 遗传的分子基础 微专题讲坛（5）——与DNA结构和复制相关的

微专题讲坛（5）——与DNA结构和复制相关的计算DNA分子中的碱基计算规律1．碱基互补配对原则2．碱基间的数量关系项目双链DNA1链2链规律A、T、G、C关系A＝T，G＝CA1＝T2，G1＝C2，T1＝A2，C1＝G2双链DNA中，A总等于T，G总等于C，且1链上的A等于2链上的T，1链上的G等于2链上的C非互补碱基和之比，即A＋GT＋C或G＋TA＋C1m1/mDNA双链中非互补碱基之和总相等，两链间非互补碱基和之比互为倒数互补碱基和之比，即A＋TG＋C或G＋CA＋Tnnn在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等某种碱基的比例(x，为A、T、G、C中某种碱基的百分含量)12(x1＋x2)x1x2某碱基占双链DNA碱基总数的百分数等于相应碱基占相应单链的比值的和的一半碱基计算时易错的几点(1)单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。(2)注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。(3)解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清引起的错误。1．DNA分子片段中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个，因此这个片段中含有的游离的磷酸基的数目和氢键的数目依次为()A．200个和400个B．2个和510个C．2个和400个D．400个和510个解析：选B。双链DNA的每一条脱氧核苷酸链都只有1个游离的磷酸基，故该DNA中含有2个游离的磷酸基；根据题意，该DNA分子片段中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个，因此这个片段中含有的鸟嘌呤是110个，因为碱基对A—T之间形成2个氢键，G—C之间形成3个氢键，所以该DNA片段中含有的氢键个数是90×2＋110×3＝510个，因此选B。2．下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是()A．某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式有4500种B．若质粒含有2000个碱基，则该分子同时含有2个游离的磷酸基团C．某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25%～50%D．某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基比例为26%，则该DNA分子上有鸟嘌呤288个解析：选D。DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式应有4250种，故A错误。如果质粒含有2000个碱基，因为质粒是环状的，所以没有游离的磷酸基团，故B错误。某DNA分子内胞嘧啶占25%，在每条单链上胞嘧啶占0～50%，故C错误。某DNA分子上有T312个，占总碱基比例为26%，说明共有碱基1200个，鸟嘌呤应有(1200－312×2)/2＝288，故D正确。3．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤数为n，则下列有关数目正确的是()①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m②碱基之间的氢键总数为3m－2n2③一条链中A＋T的数量为n④G的数量为m－nA．①②③④B．②③④C．③④D．①②③解析：选D。每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m，①正确；A和T之间有2个氢键、C和G之间有3个氢键，则碱基之间的氢键数2n＋[(m－2n)/2]×3＝(3m－2n)/2，②正确；双链DNA中，A＝T＝n，则根据碱基互补配对原则，一条链中A＋T的数量为n，③正确；双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤数为n，则A＝T＝n，则C＝G＝(m－2n)/2，④错误；答案是D。有关DNA分子复制的计算1．巧借模式图解答与DNA复制有关的问题学会画DNA分子半保留复制图解有助于理解DNA的相关计算规律，如下图所示：2．DNA分子数、DNA链数及所占比例的计算(假设将含15N的DNA放入只含14N的培养基中复制)世DNA分子的特点代分子总数链总数细胞是的DNA分子在离心管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比只含15N分子含14N、15N杂交分子只含14N分子含15N的链含14N的链012全在下部10010124全在中部0101/21/22481/2中部，1/2上部01/21/21/43/438161/4中部，3/4上部01/43/41/87/8n2n2n＋12/2n中部，1－2/2n上部02/2n(或1/2n－1)1－2/2n1/2n1－1/2n3.脱氧核苷酸链数的计算(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数＝2n＋1条；(2)亲代脱氧核苷酸链数＝2条；(3)新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。4．所需脱氧核苷酸数的计算若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：(1)经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·(2n－1)个。(2)第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。(1)在一个含有n个碱基对的DNA分子中，双链中碱基对的排列和单链中碱基的排列数目最多均为4n种。(2)运用DNA半保留复制特点，分析被标记DNA分子所占的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；看准是“含”还是“只含”；还应注意培养液中化学元素的不同。(3)运用DNA半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。(4)在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。1．某含1000个碱基对的DNA分子双链均被标记，其中腺嘌呤400个，将该DNA分子置于不带标记的培养基中连续复制3次，则下列叙述错误的是()A．子代DNA分子中带放射性标记的占总数的1/4B．带放射性标记的DNA分子只有一条链被标记C．该过程中需要消耗鸟嘌呤4200个D．子代DNA分子中带标记的脱氧核苷酸链占1/4解析：选D。DNA复制的特点是半保留复制，故将该DNA分子置于不带标记的培养基中连续复制3次，得到8个子代DNA，其中有2个DNA带有标记，6个DNA不带标记，故子代DNA分子中带有放射性标记的占总数的1/4，A正确；2个带放射性标记的DNA分子都只有一条链被标记，B正确；该过程中需要消耗鸟嘌呤数为(23－1)×(1000×2－400×2)/2＝4200个，C正确；子代DNA分子中带标记的脱氧核苷酸链有2条，占2/16＝1/8，D错误。2．将一个没有放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中A个胸腺嘧啶)放在含32P­胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如下图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是()A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)(m－A)/2D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2解析：选D。DNA为半保留复制，复制2次后子代DNA中有2个DNA分别含一条32P标记链，含一条没有32P标记链，为Ⅰ型DNA；2个DNA的两条链都是32P标记链，为Ⅱ型DNA，比例为1∶1，A错。细菌无染色体，遗传不遵循基因分离定律，B错。(T＋C)＝m/2，故C＝m/2－A，复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)(m/2－A)，C错。复制n次子代DNA数目为2n，总链数为2n＋1，亲代DNA两条不含放射性的脱氧核苷酸单链始终保留，故复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2，D正确。3．如图为真核细胞内某基因(15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是()A．该基因一定存在于细胞内的染色体DNA上B．该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2C．DNA解旋酶作用于①部位，DNA聚合酶作用于②部位D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/8解析：选B。真核细胞中DNA主要存在于细胞核染色体中，也有少量存在于线粒体、叶绿体中，A错误；该基因全部碱基中A占20%，基因为双链DNA，双链DNA中A数＝T数，C数＝G数，则有C＋G＝100%—(A＋T)＝60%，每一条及整个双链DNA中(C＋G)/(A＋T)为3∶2，B正确；DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键②，而DNA聚合酶作用的是DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键①部位，C错误；以15N标记DNA在14N的培养基中培养，复制3次后共得到23＝8个DNA，其中含15N的DNA是2个，占的比例为2/23＝1/4，D错误。