整理5遗传分子基础相关计算.docx
《整理5遗传分子基础相关计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《整理5遗传分子基础相关计算.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
整理5遗传分子基础相关计算
遗传分子基础相关计算专题
考点一 聚焦DNA分子的结构及碱基计算
1．观察DNA分子结构模型，分析其空间结构
（1）空间结构分析
分类
主链
内侧
构成方式
磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋
主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补（A—T，G—C）配对，碱基平面之间平行
动态变化
相对稳定
碱基比率和碱基序列可变
（2）说出DNA三个结构特点的含义
①稳定性：
DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
②多样性：
DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。
③特异性：
每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
2．DNA碱基互补配对原则的有关计算
规律1：
互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
规律2：
任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。
规律3：
一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。
规律4：
若一条链中，
＝n，则另一条链中
＝n，
＝n。
规律5：
若一条链中
＝K，则另一条链中
＝
。
易错警示 有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点
（1）水解产物及氢键数目计算
①DNA水解产物：
初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
②氢键数目计算：
若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
（2）碱基计算
①不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A＋T）/（C＋G）的值不同。
该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
②若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
[典例]
1．如图为核苷酸链结构图，有关叙述不正确的是（ ）
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
C．DNA连接酶可连接断裂的化学键③
D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T
2．（双选）下图为真核细胞内某基因（15N标记）的结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。
下列说法正确的是（ ）
A．该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上
B．该基因的一条核苷酸链中（C＋G）/（A＋T）为3∶2
C．DNA解旋酶只作用于①部位，限制性核酸内切酶只作用于②部位
D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/4
[规律方法]
1．DNA结构中化学键的形成与断裂
（1）氢键：
配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。
（2）磷酸二酯键：
连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。
2．核酸种类的判断方法
（1）DNA和RNA的判断：
含有碱基T或脱氧核糖⇒DNA
含有碱基U或核糖⇒RNA
（2）单链DNA和双链DNA的判断：
若：
⇒双链DNA
若：
嘌呤≠嘧啶⇒单链DNA
（3）DNA和RNA合成的判断：
用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。
若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。
考点二 探究DNA分子的复制和相关计算
1．DNA复制方式的探究
关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。
根据下面实验过程，回答相关问题。
（1）实验材料：
大肠杆菌。
（2）实验方法：
放射性同位素标记技术和离心技术。
（3）实验假设：
DNA以半保留的方式复制。
（4）实验过程（如图）
（5）实验预期：
离心后应出现3条DNA带（如上图）。
（根据标记情况作答）
①重带（密度最大）：
15N标记的亲代双链DNA（15N/15N）。
②中带（密度居中）：
一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA（15N/14N）。
③轻带（密度最小）：
两条链都为14N标记的子代双链DNA（14N/14N）。
（6）实验结果：
与预期的相符。
2．DNA分子复制中的相关计算
（1）某DNA分子中含某种碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×（2n－1）；第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×2n－1。
（2）若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记的DNA分子占2/2n，标记的DNA单链占所有单链的1/2n；若用同位素标记原料，则复制n次后，标记的DNA分子占100%，标记的单链占1－1/2n。
易错警示 关于DNA复制的2个易错点
（1）在做DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。
（2）在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA分子为研究对象，而在分析DNA分子复制问题时，一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。
[典例]
3．如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：
（1）DNA复制发生在______________________________________。
（2）②过程称为________。
（3）③中的子链是________。
（4）③过程必须遵循______________________原则。
（5）子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有__________________的特点。
（6）用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次，则结果不可能是（ ）
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．共产生16个DNA分子
（7）具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸。
①该片段完成n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
A．（2n－1）（N－m）B．2n－1（N－m）
C．2n－1（N/2－m）D．2n（N/2－m）
（8）若用32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链。
再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是（ ）
A．中期20和20、后期40和20
B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和10
D．中期20和10、后期40和10
4．取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是（ ）
A．2B．3C．4D．前三项都对
[规律方法]
以上面第4题为例，利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识。
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：
第一种情况是4个细胞都是
；第2种情况是2个细胞是
，1个细胞是
，1个细胞是
；第3种情况是2个细胞是
，另外2个细胞是
。
考点三、聚焦基因的表达——转录和翻译
1．观察下列DNA复制、转录、翻译的过程图示并完善下表。
（1）区别
复制
转录
翻译
时间
细胞分裂的间期
生物个体发育的整个过程
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
核糖体
模板
DNA的两条单链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
条件
解旋酶、DNA
聚合酶、ATP
解旋酶、RNA
聚合酶、ATP
酶、ATP、
tRNA
产物
2个双链DNA
1个单链RNA
多肽链
模板去向
分别进入两个子
代DNA分子中
恢复原样，重新组成双螺旋结构
水解成单个
核糖核苷酸
（2）联系
2．下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题。
（1）mRNA与核糖体的数量关系：
一个mRNA可同时结合多个核糖体。
（2）存在上述关系的意义：
少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
（3）蛋白质合成的方向：
从左向右（据上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
（4）蛋白质合成的结果：
合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
（5）讨论：
图示中合成了几条肽链？
是否相同？
3．根据转录、翻译过程中碱基配对关系，完善下表。
DNA
ACG
GAT
CTT
TGC
CTA
GAA
mRNA（密码子）
UGC
CUA
GAA
反密码子
ACG
GAU
CUU
氨基酸
半胱氨酸
亮氨酸
谷氨酸
易错警示 与转录、翻译有关的5个注意点
（1）转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。
（2）密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。
（3）翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。
（4）DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示：
（5）解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是DNA上（或基因中）的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。
[典例]
5.如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．图中共有2种RNA
B．图示过程中碱基间的配对方式有3种
C．氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键
D．终止密码子位于b端
、
6.如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。
（1）完成过程①需要__________________________等物质从细胞质进入细胞核。
（2）从图中分析，核糖体的分布场所有________________________________。
（3）已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。
由此可推测该RNA聚合酶由__________________________________中的基因指导合成。
（4）用α－鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α－鹅膏蕈碱抑制的过程是_________（序号），线粒体功能__________（会或不会）受到影响。
（5）已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。
某信使RNA的碱基排列顺序如下：
A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……（40个碱基）……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。
此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为________。
[规律方法]碱基与氨基酸数目计算
根据蛋白质的合成过程，基因中每3个碱基对转录出mRNA中的3个碱基（一个密码子），再翻译成1个氨基酸（无特别说明，不考虑终止密码）。
数量关系式：
―→
―→
―→
练习题：
一、单项选择题
1、甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图，下列有关说法中，正确的是
（ ）
A．甲图所示过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成
B．甲图所示过程中核糖体移动的方向是从右到左
C．乙图所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板
D．甲图和乙图所示过程中都发生了碱基配对，并且碱基互补配对方式相同
2、经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总量的比例是y，以下推断正确的是（ ）
A．与鸟嘌呤互补的碱基所占的比例是（1－y）
B．该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是x/y
C．该DNA分子的碱基之间的氢键数是x（1＋2/y）
D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x（1－2y）/y
3、已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的
（ ）
A．32.9%和17.l%B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3%D．17.1%和32.9%
4、某DNA分子有2000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若该DNA分子复制一次，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是（ ）
A．200个B．300个
C．400个D．800个
5、用32P标记玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期（ ）
A．第一次B．第二次
C．第三次D．第四次
5．关于如图所示生理过程的描述中，最合理的是（ ）
A．可能发生于硝化细菌细胞内
B．表示噬菌体的转录和翻译过程
C．图中现象也可能出现在人体细胞核基因的表达过程中
D．图中两核糖体合成的蛋白质不同
6．如图所示为高等生物多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说
法正确的是（ ）
A．该图表示翻译过程，图中核糖体从左向右移动，共同翻译出一条
多肽链
B．多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上互不相同
C．若合成某条肽链时脱去了100个水分子，则该肽链中至少含有102个氧原子
D．mRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越短
8．如图是中心法则的部分示意图，该示意图可以表示的过程包括（ ）
①DNA复制 ②转录 ③逆转录 ④翻译
A．①②B．②③C．③④D．①③
二、双项选择题
9．从某种生物中提取出核酸样品，经科学家检测和计算后，碱基之间的相互关系如下：
（A＋T）/（G＋C）＝1，（A＋G）/（T＋C）＝1。
据此结果，该样品（ ）
A．确定是双链DNAB．确定是单链DNA
C．无法确定单双链D．主要存在于细胞核中
10、下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A．DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
11．在真核生物细胞内发生的tRNA和mRNA碱基互补配对的过程中，下列所述情况可能发生的是（ ）
A．tRNA和mRNA要分别穿过0层生物膜才能进行碱基互补配对
B．该过程发生在真核细胞的核糖体中
C．遗传信息的流向是tRNA→mRNA
D．mRNA上的反密码子与tRNA上的密码子发生碱基互补配对
12．如图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．①②过程中碱基配对情况不同
B．②③过程发生的场所相同
C．①②过程所需要的酶相同
D．③过程中核糖体的移动方向是从左向右
三、非选择题
13．下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。
（1）写出下列图中序号代表的结构的中文名称：
①__________，⑦____________________，⑧_______________________，⑨_________________。
（2）图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基。
（3）从主链上看，两条单链________________；从碱基关系看，两条单链____________。
（4）如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________________（填图中序号）中可测到15N。
若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为____________。
（5）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为__________个。
14．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。
请分析下列几个科学实验，回答有关问题：
（1）将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。
该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是______________。
若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。
疾病成本法和人力资本法是用于估算环境变化造成的健康损失成本的主要方法，或者说是通过评价反映在人体健康上的环境价值的方法。
（2）用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体上出现后，依次经过__________、__________和__________，最后出现在细胞外。
15．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散（弥散）复制三种。
究竟是哪种复制方式呢？
下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
每名环境影响评价工程师申请登记的类别不得超过2个。
a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA（对照）。
三、规划环境影响评价b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA（亲代）。
（1）规划和建设项目环境影响评价。
c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测：
（1）如果与对照（14N/14N）相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带：
一条________________带和一条________________带，则可以排除____________________________________________________________。
除了房地产市场外，在不同职业和地点的工资差别中也可以发现类似的情形。
（2）如果子Ⅰ代只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________________________。
3）规划实施的经济效益、社会效益与环境效益之间以及当前利益与长远利益之间的关系。
（3）如果子Ⅰ代只有一条中密度带，再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定：
若子代Ⅱ可以分出__________和__________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子Ⅱ代不能分出________密度两条带，则排除__________________，同时确定为________。
热点聚焦练4 遗传分子基础相关计算专题集训
一、单项选择题
（1）报送审批综合性规划草案和专项规划中的指导性规划草案时，将环境影响篇章或者说明一并报送。
1．已知某DNA分子的一条单链中（A＋C）/（T＋G）＝m，则（ ）
A．它的互补链中的这个比例也是m
同建设项目安全评价相关但又有不同的还有：
《地质灾害防治管理办法》规定的地质灾害危险性评估，《地震安全性评价管理条例》中规定的地震安全性评价，《中华人民共和国职业病防治法》中规定的职业病危害预评价等。
B．以它为模板转录的信使RNA上（A＋C）/（U＋G）＝1/m
C．该DNA分子中的（A＋C）/（T＋G）＝m
（6）对建设项目实施环境监测的建议。
D．当m＝1时，这条单链中的A＝C＝T＝G
2．如图是真核生物细胞中的某过程示意图，下列叙述不正确的是（ ）
环境敏感区，是指依法设立的各级各类自然、文化保护地，以及对建设项目的某类污染因子或者生态影响因子特别敏感的区域。
A．图中正在进行的过程是转录，进行该过程的主要部位是细胞核
B．从化学结构上看，图中的2和5相同
C．若已知a链上形成e链的功能段中碱基比例为A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则形成的e链的碱基比例是U∶A∶G∶C＝1∶2∶4∶3
D．通过该过程，遗传信息由a传递到了e上，再由e传递到蛋白质上
3．已知一条完全标记上15N的DNA分子在只含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是（ ）
A．2B．3C．4D．5
答案 C
解析 该DNA分子经过n次复制后得到DNA分子数为2n个，其中有2个DNA分子中各有一条链带有15N标记，故有（2n－2）/2＝7/1，所以n＝4。
4．下图中，DNA分子片段中一条链由15N构成，另一条链由14N构成。
下列有关说法不正确的是（ ）
A．①处为磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于③处
B．②是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
C．若该DNA分子中一条链上G＋C＝56%，则无法确定整个DNA分子中T的含量
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占100%
5．小鼠有40条染色体，将其卵原细胞的DNA分子用15N标记，并供给14N的原料，该小鼠进行减数分裂产生的卵细胞中，含15N标记的DNA的卵细胞的可能性为（ ）
A．0B．25%
C．50%D．100%
6．一mRNA含有a个碱基，其中C、G之和为b，经过反转录得到一单链DNA分子，利用该单链DNA得到n个双链DNA分子，合成这些双链DNA分子共需胸腺嘧啶脱氧核苷酸的个数为（ ）
A．无法计算B．（n－1）（a－b）
C．2n（a－b）D．n（a－b）
7．分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，则该DNA分子中一条链上鸟嘌呤含量占此链碱基总数的最大值为（ ）
A．20%B．30%
C．40%D．70%
8．一个噬菌体中的DNA分子含有800个碱基对，其中含有600个A。
该噬菌体侵入大肠杆菌后增殖了若干代，共消耗大肠杆菌细胞内的鸟嘌呤脱氧核苷酸6200个，该噬菌体增殖的代数是（ ）
A．4代B．5代C．6代D．7代
9．将一个被15N标记的DNA分子放入含14N的培养基中连续培养四代，则后代DNA分子中只含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为（ ）
A．1∶1B．7∶1C．8∶1D．15∶1
二、双项选择题
10．某DNA分子有α、β两条链，将α链上某一区域放大后如图
所示，下列叙述不正确的是（ ）
A．DNA分子在体内细胞中进行复制时DNA解旋酶断裂的
是两条链之间的磷酸二酯键
B．限制酶的作用是打开DNA分子中两个相邻脱氧核苷酸之
间的3′，5′
升级会员 