Question

【題目】下圖為大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)某基因結(jié)構(gòu)示意圖，已知該基因共由 1000 對脫氧核苷酸組成，其中堿基 A 占 20%，一條鏈已被15N標(biāo)記。請回答：

（1）基因是有____________的 DNA 片段，該基因位于細(xì)胞的____________DNA 上。

（2）該基因在復(fù)制時(shí)，作用于②的酶是___________________，該過程__________（是/否）需要 ATP；催化①形成的酶為______________________。

（3）若該基因復(fù)制 3 次，則需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸_________個(gè)。

（4）若該基因在含 15N 的培養(yǎng)液中復(fù)制 5 次，子代中含15N的 DNA 占__________%。

（5）由該基因轉(zhuǎn)錄出的 mRNA 中，A 和 U 的總數(shù)占總堿基數(shù)__________%。

（6）基因能夠儲存足夠量的遺傳信息，___________________的千變?nèi)f化，構(gòu)成了基因的多樣性；堿基的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)基因的___________性。

Answer 1

【答案】遺傳效應(yīng) 擬核 DNA 解旋酶 是 DNA 聚合酶和 DNA 連接酶 4200 100 40 堿基排列順序 特異

【解析】

該題主要考察了DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制過程及相關(guān)計(jì)算，DNA分子是由兩條單鏈反向平行連接，遵循堿基配對原則。DNA的復(fù)制是一種半保留復(fù)制過程，該過程需要以DNA的兩條鏈為模板，游離的脫氧核苷酸為原料，在解旋酶和DNA聚合酶的作用下，消耗能量完成的。根據(jù)堿基互補(bǔ)原則推導(dǎo)復(fù)制和轉(zhuǎn)錄古城的相關(guān)計(jì)算，是解答本題的關(guān)鍵。

（1）基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段；題干中描述研究對象為大腸桿菌，所以該基因最有可能位于擬核DNA上；

（2）根據(jù)DNA的結(jié)構(gòu)推斷圖中①為磷酸二酯鍵，②為氫鍵，在DNA復(fù)制時(shí)，作用于氫鍵的為DNA解旋酶；該過程需要消耗ATP；催化形成磷酸二酯鍵的酶是DNA聚合酶；

（3）該基因共有1000個(gè)堿基對，即2000個(gè)堿基，已知腺嘌呤占20%，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可知，A=T，C=G，該基因中鳥嘌呤核苷酸的個(gè)數(shù)為2000×（1-20%×2）/2=600個(gè)，DNA復(fù)制3次后形成8個(gè)DNA分子，其中有兩個(gè)DNA含有親代的兩條單鏈，因此需要的游離鳥嘌呤核苷酸的個(gè)數(shù)為600×（8-1）=4200個(gè)；

（4）該基因在含 15N 的培養(yǎng)液中復(fù)制后，每個(gè)新合成的子鏈均被15N標(biāo)記，由于DNA的半保留復(fù)制，每個(gè)DNA分子均含有新合成的子鏈，所以子代中含15N的 DNA 占100%；

（5）該基因中A占20%，則T占20%，A＋T=40%，所以每條單鏈中A＋T=40%，轉(zhuǎn)錄出的RNA單鏈中A＋U=40%；

（6）基因之所以能夠儲存足夠量的遺傳信息，是因?yàn)榛�因中堿基的排列順序千變?nèi)f化，構(gòu)成了基因的多樣性，但每一種基因都有特定的堿基排列順序，因此構(gòu)成了每一個(gè)基因的特異性。