Question

14．由¹⁵N标记的DNA分子放在含有¹⁴N的培养基中培养，复制n次．请完成下列问题．
（1）该DNA分子在复制过程中需要模板、原料、能量和酶等条件．DNA分子的双螺旋结构能够为复制提供精确的模板，通过碱基互补配对原则保证了复制能够正确的进行．
（2）复制后含¹⁵N的DNA分子占全部DNA分子的比例为$\frac{2}{{2}^{n}}$．
（3）已知该DNA分子共有p个脱氧核糖，腺嘌呤有q个．那么复制n次需要的胞嘧啶数为（2ⁿ-1）（$\frac{1}{2}$p-q）．
（4）已知该DNA分子的一条链中$\frac{A+G}{T+C}$的值为m，那么另一条链中$\frac{A+G}{T+C}$的值为$\frac{1}{m}$，整个DNA分子中$\frac{A+G}{T+C}$的值为1．

Answer 1

分析 1、DNA分子结构的主要特点：DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则．
2、有关DNA分子的复制：
（1）场所：主要在细胞核，此外在线粒体和叶绿体中也能进行．
（2）时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂间期．
（3）特点：边解旋边复制；复制方式为半保留复制．
（4）条件：模板：亲代DNA分子的两条链；原料：游离的4种脱氧核苷酸；能量：ATP；酶：解旋酶、DNA聚合酶．
（5）准确复制的原因：DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板；通过碱基互补配对原则保证了复制准确地进行．

解答 解：（1）DNA分子在复制过程中需要模板：亲代DNA分子的两条链；原料：游离的4种脱氧核苷酸；能量：ATP；酶：解旋酶、DNA聚合酶等条件．DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板；通过碱基互补配对原则保证了复制准确地进行．
（2）将用¹⁵N标记的一个DNA分子放在含有¹⁴N的培养基中复制n次，能得到2ⁿ个子代DNA分子，根据DNA半保留复制特点，其中有两个DNA分子一条链含有¹⁵N标记，所以复制后含¹⁵N的DNA分子占全部DNA分子的比例为$\frac{2}{{2}^{n}}$．
（3）构成DNA的双链之间的碱基遵循碱基互补配对原则，互补的碱基数量相等，即胸腺嘧啶=腺嘌呤、鸟嘌呤=胞嘧啶．由题干“DNA分子共有p个脱氧核糖，腺嘌呤有q个”可知，一个该DNA分子含有的胸腺嘧啶=腺嘌呤=q个、含有的鸟嘌呤=胞嘧啶=（p-2q）÷2=$\frac{1}{2}$p-q个；该DNA分子复制n次后，DNA分子的总数=2ⁿ个，该过程增加的DNA分子数=2ⁿ-1个；因此，该DNA分子复制n次，需要游离的胞嘧啶=每个该DNA分子含有的胞嘧啶×复制过程所增加的DNA数=（$\frac{1}{2}$p-q）×（2ⁿ-1）=（2ⁿ-1）（$\frac{1}{2}$p-q）个．
（4）由DNA分子的碱基互补配对原则可知，一条链上的A与另一条链上的T相等，一条链上的G与另一条链上的C先相等，因此DNA分子两条单链上的$\frac{A+G}{T+C}$的值互为倒数，在双链DNA分子中$\frac{A+G}{T+C}$的值=1．
故答案为：
（1）模板、原料、能量和酶     双螺旋     碱基互补配对原则
（2）$\frac{2}{{2}^{n}}$
（3）（2ⁿ-1）（$\frac{1}{2}$p-q）
（4）$\frac{1}{m}$      1

点评 本题考查DNA分子结构的主要特点、DNA分子的复制，要求考生识记DNA分子结构的主要特点；识记DNA分子复制的特点、方式及准确复制的原因，能结合所学的知识准确答题．