Question

11．圖為大腸桿菌DNA分子的局部結構示意圖．請據圖回答：

（1）圖中一種1表示磷酸，2表示脫氧核糖，1、2、3結合在一起的結構叫脫氧核苷酸．
圖中3有2種，中文名字分別是鳥嘌呤、胞嘧啶．從主鏈上看，兩條單鏈方向反向平行，該DNA分子應有2個游離的磷酸基．
（2）若該DNA分子共有a個堿基，其中腺嘌呤有m個，則該DNA分子復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸$\frac{15}{2}$（a-2m）個．
（3）圖二表示的生理過程是DNA復制，該過程主要發(fā)生在細胞的細胞核部位，在復制完成后，兩DNA分開的時期為有絲分裂后期或減數第二次分裂后期．假定大腸桿菌只含¹⁴N的DNA的相對分子質量為a；只含¹⁵N的DNA的相對分子質量為b．現將只含¹⁵N的DNA培養(yǎng)到含¹⁴N的培養(yǎng)基中，子一代DNA的平均相對分子質量為$\frac{a+b}{2}$，子二代DNA的平均相對分子質量為$\frac{3a+b}{4}$．
（4）假如經過科學家的測定，A鏈上的一段（M）中的A：T：C：G為2：1：1：3，能不能說明該科學家的測定是錯誤的？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，復制出的B鏈堿基比例應該是T：A：G：C=2：1：1：3．

Answer 1

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

解答 解：（1）由以上分析可知：1是磷酸、2是脫氧核糖，1、2、3合稱脫氧核苷酸．3和4都是含氮堿基，且3和4之間有3個氫鍵，則3有兩種，即胞嘧啶、鳥嘌呤．從主鏈上看，兩條單鏈方向相反，該DNA分子應有2個游離的磷酸基，分別位于DNA分子的兩端．
（2）若該DNA分子共有a個堿基，其中腺嘌呤有m個，則該DNA分子中有胞嘧啶$\frac{a-2m}{2}$個，其復制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．
（3）圖二表示的生理過程是 DNA復制，該過程主要發(fā)生在細胞的 細胞核 部位，在復制完成后，兩DNA分開的時期為 有絲分裂后期或減數第二次分裂后期．只含¹⁴N的DNA的相對分子質量為a，所以含有¹⁴N的每條鏈相對分子質量為$\frac{a}{2}$，只含¹⁵N的DNA的相對分子質量為b，所以含有¹⁵N的每條鏈相$\frac{a+b}{2}$對分子質量為$\frac{2}$，將只含¹⁵N的DNA培養(yǎng)到含¹⁴N的培養(yǎng)基中，根據半保留復制原則，子一代DNA分子中一條是¹⁴N鏈，一條是¹⁵N鏈，所以子一代DNA的平均相對分子質量為$\frac{a+b}{2}$．子二代共有4個DNA分子，含有¹⁵N的鏈為2條，含有¹⁴N鏈為6條，所以總相對分子質量為b+3a，故每個DNA的平均相對分子質量為 $\frac{3a+b}{4}$．
（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，不能說明該科學家的測定是錯誤的．DNA分子復制過程遵循堿基互補配對原則，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  鳥嘌呤、胞嘧啶  反向平行  2  
（2）$\frac{15}{2}$（a-2m）  
（3）DNA復制 細胞核 有絲分裂后期或減數第二次分裂后期 $\frac{a+b}{2}$  $\frac{3a+b}{4}$
（4）不能 在單鏈中不一定A=T C=G  T：A：G：C=2：1：1：3

點評 本題旨在考查學生理解DNA分子的結構、DNA分子復制的條件、特點、DNA分子遵循的堿基互補配對原則等知識的理解，把握知識的內在聯(lián)系并結合題圖信息利用相關知識對某些生物學問題進行解釋、推理、判斷的能力．