Question

18．2015年的諾貝爾化學(xué)獎頒給了三位研究DNA損傷修復(fù)的科學(xué)家．請回答以下問題：
（1）DNA是生物的主要遺傳物質(zhì)，其穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成外側(cè)基本骨架，堿基通過氫鍵依據(jù)堿基互補配對原則連接成堿基對排列在內(nèi)側(cè)．
（2）DNA的半保留復(fù)制方式，保證了遺傳信息傳遞的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，若將10個大腸桿菌（其擬核DNA兩條單鏈均用³²P標(biāo)記）放入適宜的培養(yǎng)基培養(yǎng)一小時后（大腸桿菌每20分鐘分裂一次），則理論上產(chǎn)生的不具有³²P標(biāo)記的大腸桿菌有60個．
（3）細(xì)胞自身DNA損傷修復(fù)機制的發(fā)現(xiàn)和研究使人們對DNA傳遞遺傳信息的穩(wěn)定性具有更深刻的認(rèn)識，并且為治療癌癥等方面提供了廣闊的前景．如圖表示DNA分子損傷和修復(fù)的一種機制．①若沒有該損傷后的修復(fù)機制，損傷的DNA分子復(fù)制時會因分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導(dǎo)致合成的子鏈丟失堿基而造成基因突變（基因突變/基因重組/染色體缺失）．②若損傷前該DNA片段的一條單鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{3}{4}$，則其互補鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{4}{3}$．③若該基因片段損傷后未經(jīng)修復(fù)直接參與轉(zhuǎn)錄，并且是以形成胸腺嘧啶二聚體的單鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板鏈，已知該單鏈的部分堿基序列為…CCCAAATTATCCGCG…，根據(jù)下表提供的遺傳密碼推測其正常編碼的氨基酸序列為…甘氨酸-苯丙氨酸-天冬酰胺-精氨酸-精氨酸…，而一旦損傷形成的胸腺嘧啶二聚體中的兩個堿基（T-T）不能參與轉(zhuǎn)錄時的堿基配對，則這種損傷造成的后果是翻譯提前終止，丟失大量氨基酸，由此說明DNA分子損傷后的修復(fù)機制對遺傳信息穩(wěn)定傳遞具有重要作用．
部分密碼子表：

密碼子	CCC	GGG	AAA	UUU	AAU	AGG	CGC	GCG	UAG
氨基酸	脯氨酸	甘氨酸	酪氨酸	苯丙氨酸	天冬酰胺	精氨酸	精氨酸	丙氨酸	終止

Answer 1

分析 1、DNA分子的基本組成單位是脫氧核苷酸，脫氧核苷酸由磷酸二酯鍵連接形成脫氧核苷酸鏈，DNA分子一般是由2條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)，兩條鏈上的堿基由氫鍵連接形成堿基對，且遵循A與T配對、G與C配對的堿基互補配對原則．
2、DNA分子復(fù)制是以親代DNA為模板合成子代DNA的過程，DNA分子復(fù)制的特點是邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制．
3、DNA分子復(fù)制過程中發(fā)生堿基對增添、缺失或替換而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變叫基因突變，基因突變后，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA上的密碼子發(fā)生改變，可能導(dǎo)致翻譯形成的蛋白質(zhì)中的氨基酸序列改變．

解答 解：（1）DNA分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接形成的．
（2）DNA分子復(fù)制方式是半保留復(fù)制；若將10個大腸桿菌（其擬核DNA兩條單鏈均用³²P標(biāo)記）放入適宜的培養(yǎng)基培養(yǎng)一小時后，大腸桿菌DNA復(fù)制3次，形成的大腸桿菌數(shù)目是10×8=80個，含有標(biāo)記的大腸桿菌是20個，不含標(biāo)記的大腸桿菌是60個．
（3）①損傷的DNA分子復(fù)制時會因分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導(dǎo)致合成的子鏈丟失堿基，造成的變異是基因突變．
②按照堿基互補配對原則，DNA分子兩條單鏈上的$\frac{G+T}{A+C}$的值互補，如果一條鏈上的比值是$\frac{3}{4}$，則其互補鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{4}{3}$．
③知該單鏈的部分堿基序列為…CCCAAATTATCCGCG…，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA上的堿基序列是…GGGUUUAAUAGGCGC…，根據(jù)表格提供的遺傳密碼推測其正常編碼的氨基酸序列為…甘氨酸-苯丙氨酸-天冬酰胺-精氨酸-精氨酸…；一旦損傷形成的胸腺嘧啶二聚體中的兩個堿基（T-T）不能參與轉(zhuǎn)錄時的堿基配對，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA的堿基序列是…GGGUUUUAGGCGC…，UAG是終止密碼子，提前出現(xiàn)，翻譯形成的蛋白質(zhì)的氨基酸序列大大縮短．
故答案為：
（1）脫氧核糖
（2）半保留     60
（3）①基因突變
②$\frac{4}{3}$
③…甘氨酸-苯丙氨酸-天冬酰胺-精氨酸-精氨酸…翻譯提前終止，丟失大量氨基酸

點評 本題旨在考查學(xué)生理解DNA分子的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點、DNA分子復(fù)制、基因突變的概念和實質(zhì)、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程等知識要點，把握知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)，并應(yīng)用相關(guān)知識結(jié)合題干信息進(jìn)行推理、解答問題．