Question

14．由¹⁵N標(biāo)記的DNA分子放在含有¹⁴N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，復(fù)制n次．請(qǐng)完成下列問(wèn)題．
（1）該DNA分子在復(fù)制過(guò)程中需要模板、原料、能量和酶等條件．DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)能夠?yàn)閺?fù)制提供精確的模板，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制能夠正確的進(jìn)行．
（2）復(fù)制后含¹⁵N的DNA分子占全部DNA分子的比例為$\frac{2}{{2}^{n}}$．
（3）已知該DNA分子共有p個(gè)脫氧核糖，腺嘌呤有q個(gè)．那么復(fù)制n次需要的胞嘧啶數(shù)為（2ⁿ-1）（$\frac{1}{2}$p-q）．
（4）已知該DNA分子的一條鏈中$\frac{A+G}{T+C}$的值為m，那么另一條鏈中$\frac{A+G}{T+C}$的值為$\frac{1}{m}$，整個(gè)DNA分子中$\frac{A+G}{T+C}$的值為1．

Answer 1

分析 1、DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA的外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成的基本骨架，內(nèi)側(cè)是堿基通過(guò)氫鍵連接形成的堿基對(duì)，堿基之間的配對(duì)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則．
2、有關(guān)DNA分子的復(fù)制：
（1）場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核，此外在線粒體和葉綠體中也能進(jìn)行．
（2）時(shí)期：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期．
（3）特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制；復(fù)制方式為半保留復(fù)制．
（4）條件：模板：親代DNA分子的兩條鏈；原料：游離的4種脫氧核苷酸；能量：ATP；酶：解旋酶、DNA聚合酶．
（5）準(zhǔn)確復(fù)制的原因：DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供精確模板；通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制準(zhǔn)確地進(jìn)行．

解答 解：（1）DNA分子在復(fù)制過(guò)程中需要模板：親代DNA分子的兩條鏈；原料：游離的4種脫氧核苷酸；能量：ATP；酶：解旋酶、DNA聚合酶等條件．DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供精確模板；通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制準(zhǔn)確地進(jìn)行．
（2）將用¹⁵N標(biāo)記的一個(gè)DNA分子放在含有¹⁴N的培養(yǎng)基中復(fù)制n次，能得到2ⁿ個(gè)子代DNA分子，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，其中有兩個(gè)DNA分子一條鏈含有¹⁵N標(biāo)記，所以復(fù)制后含¹⁵N的DNA分子占全部DNA分子的比例為$\frac{2}{{2}^{n}}$．
（3）構(gòu)成DNA的雙鏈之間的堿基遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，互補(bǔ)的堿基數(shù)量相等，即胸腺嘧啶=腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤=胞嘧啶．由題干“DNA分子共有p個(gè)脫氧核糖，腺嘌呤有q個(gè)”可知，一個(gè)該DNA分子含有的胸腺嘧啶=腺嘌呤=q個(gè)、含有的鳥(niǎo)嘌呤=胞嘧啶=（p-2q）÷2=$\frac{1}{2}$p-q個(gè)；該DNA分子復(fù)制n次后，DNA分子的總數(shù)=2ⁿ個(gè)，該過(guò)程增加的DNA分子數(shù)=2ⁿ-1個(gè)；因此，該DNA分子復(fù)制n次，需要游離的胞嘧啶=每個(gè)該DNA分子含有的胞嘧啶×復(fù)制過(guò)程所增加的DNA數(shù)=（$\frac{1}{2}$p-q）×（2ⁿ-1）=（2ⁿ-1）（$\frac{1}{2}$p-q）個(gè)．
（4）由DNA分子的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，一條鏈上的A與另一條鏈上的T相等，一條鏈上的G與另一條鏈上的C先相等，因此DNA分子兩條單鏈上的$\frac{A+G}{T+C}$的值互為倒數(shù)，在雙鏈DNA分子中$\frac{A+G}{T+C}$的值=1．
故答案為：
（1）模板、原料、能量和酶     雙螺旋     堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
（2）$\frac{2}{{2}^{n}}$
（3）（2ⁿ-1）（$\frac{1}{2}$p-q）
（4）$\frac{1}{m}$      1

點(diǎn)評(píng) 本題考查DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)、DNA分子的復(fù)制，要求考生識(shí)記DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)；識(shí)記DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)、方式及準(zhǔn)確復(fù)制的原因，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．