Question

11．圖為大腸桿菌DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖．請(qǐng)據(jù)圖回答：

（1）圖中一種1表示磷酸，2表示脫氧核糖，1、2、3結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)叫脫氧核苷酸．
圖中3有2種，中文名字分別是鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶．從主鏈上看，兩條單鏈方向反向平行，該DNA分子應(yīng)有2個(gè)游離的磷酸基．
（2）若該DNA分子共有a個(gè)堿基，其中腺嘌呤有m個(gè)，則該DNA分子復(fù)制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸$\frac{15}{2}$（a-2m）個(gè)．
（3）圖二表示的生理過(guò)程是DNA復(fù)制，該過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞的細(xì)胞核部位，在復(fù)制完成后，兩DNA分開(kāi)的時(shí)期為有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期．假定大腸桿菌只含¹⁴N的DNA的相對(duì)分子質(zhì)量為a；只含¹⁵N的DNA的相對(duì)分子質(zhì)量為b．現(xiàn)將只含¹⁵N的DNA培養(yǎng)到含¹⁴N的培養(yǎng)基中，子一代DNA的平均相對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{a+b}{2}$，子二代DNA的平均相對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{3a+b}{4}$．
（4）假如經(jīng)過(guò)科學(xué)家的測(cè)定，A鏈上的一段（M）中的A：T：C：G為2：1：1：3，能不能說(shuō)明該科學(xué)家的測(cè)定是錯(cuò)誤的？不能，原因是在單鏈中不一定A=T、G=C．
如果以A鏈的M為模板，復(fù)制出的B鏈堿基比例應(yīng)該是T：A：G：C=2：1：1：3．

Answer 1

分析 分析題圖：圖示為大腸桿菌DNA分子結(jié)構(gòu)的一條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈，其中1為磷酸，2為脫氧核糖，3和4為含氮堿基，這三者共同構(gòu)成DNA分子的基本組成單位，即脫氧核糖核苷酸．
DNA分子的復(fù)制需要模板、原料、酶、能量等條件，DNA分子的復(fù)制過(guò)程是邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制的過(guò)程，DNA分子復(fù)制遵循A與T配對(duì)、G與C配對(duì)的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則．

解答 解：（1）由以上分析可知：1是磷酸、2是脫氧核糖，1、2、3合稱(chēng)脫氧核苷酸．3和4都是含氮堿基，且3和4之間有3個(gè)氫鍵，則3有兩種，即胞嘧啶、鳥(niǎo)嘌呤．從主鏈上看，兩條單鏈方向相反，該DNA分子應(yīng)有2個(gè)游離的磷酸基，分別位于DNA分子的兩端．
（2）若該DNA分子共有a個(gè)堿基，其中腺嘌呤有m個(gè)，則該DNA分子中有胞嘧啶$\frac{a-2m}{2}$個(gè)，其復(fù)制4次需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸（2⁴-1）×$\frac{a-2m}{2}$=$\frac{15}{2}$（a-2m）個(gè)．
（3）圖二表示的生理過(guò)程是 DNA復(fù)制，該過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞的 細(xì)胞核 部位，在復(fù)制完成后，兩DNA分開(kāi)的時(shí)期為 有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期．只含¹⁴N的DNA的相對(duì)分子質(zhì)量為a，所以含有¹⁴N的每條鏈相對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{a}{2}$，只含¹⁵N的DNA的相對(duì)分子質(zhì)量為b，所以含有¹⁵N的每條鏈相$\frac{a+b}{2}$對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{2}$，將只含¹⁵N的DNA培養(yǎng)到含¹⁴N的培養(yǎng)基中，根據(jù)半保留復(fù)制原則，子一代DNA分子中一條是¹⁴N鏈，一條是¹⁵N鏈，所以子一代DNA的平均相對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{a+b}{2}$．子二代共有4個(gè)DNA分子，含有¹⁵N的鏈為2條，含有¹⁴N鏈為6條，所以總相對(duì)分子質(zhì)量為b+3a，故每個(gè)DNA的平均相對(duì)分子質(zhì)量為 $\frac{3a+b}{4}$．
（4）雙鏈DNA分子中A與T相等、G與C相等，DNA單鏈中A不一定與T相等，G不一定與C相等，因此A鏈上的一段（M）中的A：T：C：G為2：1：1：3，不能說(shuō)明該科學(xué)家的測(cè)定是錯(cuò)誤的．DNA分子復(fù)制過(guò)程遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，如果A鏈上的一段（M）中的A：T：C：G為2：1：1：3，則以該鏈為模板形成的子鏈的堿基序列的比例是T：A：G：C=2：1：1：3．
故答案為：
（1）磷酸  脫氧核糖  脫氧核苷酸   2  鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶  反向平行  2  
（2）$\frac{15}{2}$（a-2m）  
（3）DNA復(fù)制 細(xì)胞核 有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期 $\frac{a+b}{2}$  $\frac{3a+b}{4}$
（4）不能 在單鏈中不一定A=T C=G  T：A：G：C=2：1：1：3

點(diǎn)評(píng) 本題旨在考查學(xué)生理解DNA分子的結(jié)構(gòu)、DNA分子復(fù)制的條件、特點(diǎn)、DNA分子遵循的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則等知識(shí)的理解，把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系并結(jié)合題圖信息利用相關(guān)知識(shí)對(duì)某些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解釋、推理、判斷的能力．