Question

9．含有³²p或³¹p的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的合成，但³²p比³¹p质量大．现将某大肠杆菌的细胞放在含有³¹p磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G₀代细胞．然后将G₀代细胞移至含有³²p磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G₁、G₂代细胞．再从G₀、G₁、G₂代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到结果如图1．由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同．若①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：

（1）G₂代在①、②、③三条带中DNA分子数的比例是0：1：1（或0：2：2）
（2）图中①、②、③三条带中条带②DNA分子所含的同位素磷是³²p和³¹p
（3）若只含³²P的大肠杆菌DNA相对分子质量为a，只含³¹P的大肠杆菌DNA相对分子质量为b，现将只含³¹P的大肠杆菌（G₀）放入只含³²P 的培养基中培养，则G₃代细胞中的DNA相对分子质量平均为$\frac{7a+b}{8}$
（4）图2是DNA分子上一基因的部分碱基序列．该序列片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“…甲硫氨酸--精氨酸--谷氨酸--丙氨酸--天冬氨酸--缬氨酸 …”（甲硫氨酸的密码子是 AUG ）．
①该基因表达过程中，合成mRNA 的过程称为转录
②请写出编码上述氨基酸序列的 mRNA 序列AUGCGGGAGGCGGAUGUC
③若序列中箭头所指碱基对G-C缺失，该基因上列片段编码的氨基酸序列为…甲硫氨酸一精氨酸一谷氨酸一精氨酸一甲硫氨酸…．

Answer 1

分析 分析题图1：DNA分子中两条DNA链中都是³¹P的分子量小，分布在试管的上方“轻”的位置，试管中①位置；
DNA分子中若一条链是³¹P、另一条链是³²P，DNA的分子量处于中间，分布在试管的“中”的位置试管中②位置；
DNA分子中的两条链都是³²P，DNA的分子量大，DNA分子在试管的下方“重”的位置，试管中③位置．
分析题图2：图示是DNA分子上一基因的部分片段，其编码蛋白质的氨基酸序列为“…甲硫氨酸一精氨酸一谷氨酸一丙氨酸一天冬氨酸一缬氨酸 …”，其中第一氨基酸为甲硫氨酸，其密码子为AUG，对应的基因序列为TAC，由此可知该基因中的下面一条链为转录的模板链．

解答 解：（1）由题意可知，哺乳动物的细胞放在含有³¹P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到，G₀的2个DNA分子_^的两条DNA链中都是³¹P，应位于试管的上方“轻”的位置；G₁是将G0代细胞移至含有³²P磷酸的培养基中培养，细胞分裂一次获得的，2个DNA分子中都是一条链是³¹P、另一条链是³²P，分布在试管的“中”的位置；G₂是将G0代细胞移至含有32p磷酸的培养基中培养，经过第2次细胞分裂后获得的，两个DNA分子中，一个DNA分子一条链是³¹P、另一条链是³²P，分布在试管的“中”的位置，另一个DNA分子两条链都是³²P，分布在试管的下方“重”的位置，且比例是1：1，试管的上方“轻”的位置无DNA分子的条带分布．
（2）分析题图可知，图中②是试管的“中”的位置，该条带中DNA分子所含的同位素磷是³¹P、³²P．
（3）若含³²P的DNA分子质量为a，则每条链的分子质量为$\frac{a}{2}$，含³¹P的DNA分子质量为b，则每条链的分子质量为$\frac{b}{2}$．现将含³¹P的DNA分子放入含³²P 的原料中培养，根据DNA半保留复制特点，该DNA分子复制三次，形成8个DNA分子中，只有2条链含³¹P，其余链均含³²P，因此子代DNA分子的平均分子质量为（$\frac{a}{2}$×14+$\frac{b}{2}$×2）÷8=$\frac{7a+b}{8}$．
（4）①该基因表达过程中，合成mRNA 的过程称为转录．
②根据分析可知，该基因中的下面一条链为转录的模板链．根据碱基互补配对原则，编码上述氨基酸序列的 mRNA 序列AUGCGGGAGGCGGAUGUC．
③如果序列中箭头所指碱基对G-C缺失，导致转录形成的mRNA序列为：AUGCGGGAGCGGAUGUC，对应的密码子为AUG（甲硫氨酸）、CGG（精氨酸）、GAG（谷氨酸）、CGG（精氨酸）、AUG（甲硫氨酸）．
故答案为：
（1）0：1：1（或0：2：2）
（2）³²p和³¹p 
（3）$\frac{7a+b}{8}$
（4）①转录
②AUGCGGGAGGCGGAUGUC
③…甲硫氨酸一精氨酸一谷氨酸一精氨酸一甲硫氨酸…

点评 本题的知识点是DNA分子半保留复制的方式、遗传信息的转录和翻译、DNA的复制、基因突变等知识，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，属于考纲识记和理解层次的考查．