Question

11．图为大肠杆菌DNA分子的局部结构示意图．请据图回答：

（1）图中一种1表示磷酸，2表示脱氧核糖，1、2、3结合在一起的结构叫脱氧核苷酸．
图中3有2种，中文名字分别是鸟嘌呤、胞嘧啶．从主链上看，两条单链方向反向平行，该DNA分子应有2个游离的磷酸基．
（2）若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸$\frac{15}{2}$（a-2m）个．
（3）图二表示的生理过程是DNA复制，该过程主要发生在细胞的细胞核部位，在复制完成后，两DNA分开的时期为有丝分裂后期或减数第二次分裂后期．假定大肠杆菌只含¹⁴N的DNA的相对分子质量为a；只含¹⁵N的DNA的相对分子质量为b．现将只含¹⁵N的DNA培养到含¹⁴N的培养基中，子一代DNA的平均相对分子质量为$\frac{a+b}{2}$，子二代DNA的平均相对分子质量为$\frac{3a+b}{4}$．
（4）假如经过科学家的测定，A链上的一段（M）中的A：T：C：G为2：1：1：3，能不能说明该科学家的测定是错误的？不能，原因是在单链中不一定A=T、G=C．
如果以A链的M为模板，复制出的B链碱基比例应该是T：A：G：C=2：1：1：3．

Answer 1

分析 分析题图：图示为大肠杆菌DNA分子结构的一条脱氧核苷酸长链，其中1为磷酸，2为脱氧核糖，3和4为含氮碱基，这三者共同构成DNA分子的基本组成单位，即脱氧核糖核苷酸．
DNA分子的复制需要模板、原料、酶、能量等条件，DNA分子的复制过程是边解旋边复制和半保留复制的过程，DNA分子复制遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则．

解答 解：（1）由以上分析可知：1是磷酸、2是脱氧核糖，1、2、3合称脱氧核苷酸．3和4都是含氮碱基，且3和4之间有3个氢键，则3有两种，即胞嘧啶、鸟嘌呤．从主链上看，两条单链方向相反，该DNA分子应有2个游离的磷酸基，分别位于DNA分子的两端．
（2）若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子中有胞嘧啶$\frac{a-2m}{2}$个，其复制4次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸（2⁴-1）×$\frac{a-2m}{2}$=$\frac{15}{2}$（a-2m）个．
（3）图二表示的生理过程是 DNA复制，该过程主要发生在细胞的 细胞核 部位，在复制完成后，两DNA分开的时期为 有丝分裂后期或减数第二次分裂后期．只含¹⁴N的DNA的相对分子质量为a，所以含有¹⁴N的每条链相对分子质量为$\frac{a}{2}$，只含¹⁵N的DNA的相对分子质量为b，所以含有¹⁵N的每条链相$\frac{a+b}{2}$对分子质量为$\frac{b}{2}$，将只含¹⁵N的DNA培养到含¹⁴N的培养基中，根据半保留复制原则，子一代DNA分子中一条是¹⁴N链，一条是¹⁵N链，所以子一代DNA的平均相对分子质量为$\frac{a+b}{2}$．子二代共有4个DNA分子，含有¹⁵N的链为2条，含有¹⁴N链为6条，所以总相对分子质量为b+3a，故每个DNA的平均相对分子质量为 $\frac{3a+b}{4}$．
（4）双链DNA分子中A与T相等、G与C相等，DNA单链中A不一定与T相等，G不一定与C相等，因此A链上的一段（M）中的A：T：C：G为2：1：1：3，不能说明该科学家的测定是错误的．DNA分子复制过程遵循碱基互补配对原则，如果A链上的一段（M）中的A：T：C：G为2：1：1：3，则以该链为模板形成的子链的碱基序列的比例是T：A：G：C=2：1：1：3．
故答案为：
（1）磷酸  脱氧核糖  脱氧核苷酸   2  鸟嘌呤、胞嘧啶  反向平行  2  
（2）$\frac{15}{2}$（a-2m）  
（3）DNA复制 细胞核 有丝分裂后期或减数第二次分裂后期 $\frac{a+b}{2}$  $\frac{3a+b}{4}$
（4）不能 在单链中不一定A=T C=G  T：A：G：C=2：1：1：3

点评 本题旨在考查学生理解DNA分子的结构、DNA分子复制的条件、特点、DNA分子遵循的碱基互补配对原则等知识的理解，把握知识的内在联系并结合题图信息利用相关知识对某些生物学问题进行解释、推理、判断的能力．