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简答题

英国科学家Sanger因发明了链终止DNA测序法而再获诺贝尔奖.通过向DNA复制体系中加入能够终止新链延伸的某种脱氧核苷酸类似物,可以得到各种不同长度的脱氧核苷酸链,再通过电泳呈带(按分子量大小排列),从而读出对应碱基的位置.图表示测定DNA新链中腺嘌呤位置的操作方法,据图作答:

(1)操作的第一步是通过加热破坏______从而使DNA分子的双链打开,在细胞中这是在______酶的作用下完成的.

(2)根据上图中的模板链,对应合成的最长新链的碱基序列是(自上而下读出):______

(3)要通过以上操作精确地测出DNA链上每一个碱基的位置,电泳分离结果必须能把______区分开来.

(4)为了能够从电泳结果直接读出上图模板链中鸟嘌呤的位置,进行以上操作时

①应加入什么标记物?______

②扩增后将产生几种带标记的新链?______为什么?______

(5)从理论上分析,采用链终止法测定一段DNA双链中的全部碱基顺序,最少要按图中所示模式操作3次,请简要说明理由.______

正确答案

解:(1)DNA分子两条链之间通过氢键连接,所以实验操作的第一步是通过加热破坏从而使DNA分子的双链打开,在细胞中这是在解旋酶的作用下完成的.

(2)根据碱基互补配对原则,由于模板链的碱基序列是ATGATCCTG,所以对应合成的最长新链的碱基序列是TACTAGGAC.

(3)据图分析,要通过以上操作精确地测出DNA链上每一个碱基的位置,电泳分离结果必须能把长度只差一个碱基(或脱氧核苷酸)的DNA链区分开来.

(4)由于鸟嘌呤G与胞嘧啶C配对,所以要从电泳结果直接读出上图模板链中鸟嘌呤的位置,进行以上操作时,必须加入带标记的胞嘧啶脱氧核苷酸类似物.由于模板链上只有2个鸟嘌呤,所以扩增后将产生2种带标记的新链.

(5)由于经过3次操作可以测出DNA片段的一条链上三种碱基的位置,剩下空位就是第四种碱基的位置;再根据碱基互补配对原则,可推知DNA另一条链的碱基顺序.因此,采用链终止法测定一段DNA双链中的全部碱基顺序,最少要按图中所示模式操作3次.

故答案为:

(1)氢键    解旋酶   

(2)TACTAGGAC

(3)长度只差一个碱基(或脱氧核苷酸)的DNA链

(4)①加入胞嘧啶脱氧核苷酸类似物(或ddCMP)

②2种      因为模板链上只有2个鸟嘌呤(或新链上只有2个胞嘧啶)

(5)经过3次操作可以测出DNA片段的一条链上三种碱基的位置,剩下空位就是第四种碱基的位置;再根据碱基互补配对原则,可推知DNA另一条链的碱基顺序

解析

解:(1)DNA分子两条链之间通过氢键连接,所以实验操作的第一步是通过加热破坏从而使DNA分子的双链打开,在细胞中这是在解旋酶的作用下完成的.

(2)根据碱基互补配对原则,由于模板链的碱基序列是ATGATCCTG,所以对应合成的最长新链的碱基序列是TACTAGGAC.

(3)据图分析,要通过以上操作精确地测出DNA链上每一个碱基的位置,电泳分离结果必须能把长度只差一个碱基(或脱氧核苷酸)的DNA链区分开来.

(4)由于鸟嘌呤G与胞嘧啶C配对,所以要从电泳结果直接读出上图模板链中鸟嘌呤的位置,进行以上操作时,必须加入带标记的胞嘧啶脱氧核苷酸类似物.由于模板链上只有2个鸟嘌呤,所以扩增后将产生2种带标记的新链.

(5)由于经过3次操作可以测出DNA片段的一条链上三种碱基的位置,剩下空位就是第四种碱基的位置;再根据碱基互补配对原则,可推知DNA另一条链的碱基顺序.因此,采用链终止法测定一段DNA双链中的全部碱基顺序,最少要按图中所示模式操作3次.

故答案为:

(1)氢键    解旋酶   

(2)TACTAGGAC

(3)长度只差一个碱基(或脱氧核苷酸)的DNA链

(4)①加入胞嘧啶脱氧核苷酸类似物(或ddCMP)

②2种      因为模板链上只有2个鸟嘌呤(或新链上只有2个胞嘧啶)

(5)经过3次操作可以测出DNA片段的一条链上三种碱基的位置,剩下空位就是第四种碱基的位置;再根据碱基互补配对原则,可推知DNA另一条链的碱基顺序

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简答题

如图是某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:

______,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,两条单链方向______

(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.

正确答案

解:(1)由以上分析可知,图中①是胞嘧啶,⑦是脱氧核糖,⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸,⑨是一条脱氧核苷酸链的片段.

(2)图中有4对碱基对,每一条链中都有一个游离的磷酸基,共有2个游离的磷酸基.

(3)从主链上看,两条单链方向反向平行.

(4)N元素位于脱氧核苷酸的碱基上,所以15N位于①②③④⑥⑧⑨中.DNA复制4次,获得16个DNA分子,根据DNA分子半保留复制特点,其中有2个DNA分子同时含有14N和15N,14个DNA分子只含有15N,所以子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为2:16=1:8.

(5)若该DNA分子共有a个碱基,其中腺嘌呤有m个,所以胞嘧啶数为(-m),复制4次,共增加DNA分子15个,所以需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为15(-m)个.

故答案为:

(1)胞嘧啶 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段

(2)4 2

(3)反向平行

(4)①②③④⑥⑧⑨1:8      

(5)15(-m)

解析

解:(1)由以上分析可知,图中①是胞嘧啶,⑦是脱氧核糖,⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸,⑨是一条脱氧核苷酸链的片段.

(2)图中有4对碱基对,每一条链中都有一个游离的磷酸基,共有2个游离的磷酸基.

(3)从主链上看,两条单链方向反向平行.

(4)N元素位于脱氧核苷酸的碱基上,所以15N位于①②③④⑥⑧⑨中.DNA复制4次,获得16个DNA分子,根据DNA分子半保留复制特点,其中有2个DNA分子同时含有14N和15N,14个DNA分子只含有15N,所以子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为2:16=1:8.

(5)若该DNA分子共有a个碱基,其中腺嘌呤有m个,所以胞嘧啶数为(-m),复制4次,共增加DNA分子15个,所以需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为15(-m)个.

故答案为:

(1)胞嘧啶 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段

(2)4 2

(3)反向平行

(4)①②③④⑥⑧⑨1:8      

(5)15(-m)

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简答题

如图为大肠杆菌DNA分子结构图示(片段).请根据图示分析并回答:

(1)图中①表示______,⑦表示______,⑤表示______,其特定的排列顺序代表______

(2)⑥表示由______键连接起来的______

(3)DNA分子结构是反向平行的______结构.链的外侧是相间排列的____________组成.

(4)若图中左链和右链共由600个脱氧核苷酸组成,其中含120个含氮碱基A,则完成一次复制,需要______个游离的含氮碱基C作为原料.

正确答案

解:(1)由以上分析可知,图中①表示鸟嘌呤,⑦表示脱氧核糖,⑤表示脱氧核苷酸;DNA分子中,脱氧核苷酸特定的排列顺序代表遗传信息.

(2)⑥表示由氢键连接起来的碱基对.

(3)DNA分子结构是反向平行的双螺旋结构.脱氧核糖和磷酸交替排列在DNA分子的外侧,构成DNA分子的基本骨架.

(4)若图中左链和右链共由600个脱氧核苷酸组成,其中含120个含氮碱基A,则该DNA分子中含有C的数量为600÷2-120=180个,因此该DNA分子完成一次复制,需要(21-1)×180=180个游离的含氮碱基C作为原料.

故答案为:

(1)鸟嘌呤     脱氧核糖     脱氧核苷酸     遗传信息

(2)氢     碱基对

(3)双螺旋     脱氧核糖    磷酸

(4)180

解析

解:(1)由以上分析可知,图中①表示鸟嘌呤,⑦表示脱氧核糖,⑤表示脱氧核苷酸;DNA分子中,脱氧核苷酸特定的排列顺序代表遗传信息.

(2)⑥表示由氢键连接起来的碱基对.

(3)DNA分子结构是反向平行的双螺旋结构.脱氧核糖和磷酸交替排列在DNA分子的外侧,构成DNA分子的基本骨架.

(4)若图中左链和右链共由600个脱氧核苷酸组成,其中含120个含氮碱基A,则该DNA分子中含有C的数量为600÷2-120=180个,因此该DNA分子完成一次复制,需要(21-1)×180=180个游离的含氮碱基C作为原料.

故答案为:

(1)鸟嘌呤     脱氧核糖     脱氧核苷酸     遗传信息

(2)氢     碱基对

(3)双螺旋     脱氧核糖    磷酸

(4)180

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简答题

蚕豆体细胞染色体数目2N=12,科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA,可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方式.实验的基本过程如下:

Ⅰ.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶核苷酸的培养基上,培养一段时间后,观察细胞分裂中期染色体的放射性情况.

Ⅱ.当DNA分子双链都被3H标记后,再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中,培养一段时间后,观察细胞分裂中期染色体的放射性情况.

请回答相关问题:

(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是______;秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍,其作用的机理是______

(2)Ⅰ中,在根尖细胞进行第一次分裂时,每一条染色体上带有放射性的染色单体有______条,每个DNA分子中,有______条链带有放射性.Ⅱ中,若观察到一个细胞具有24条染色体,且二分之一的染色单体具有放射性,则表示该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制______次.

(3)上述实验表明,DNA分子的复制方式是______

正确答案

解:(1)根尖细胞进行有丝分裂,用秋水仙素处理细胞时会抑制纺锤体的形成,从而使分开的染色体不能移向两极形成两个子细胞,使细胞中染色体数目加倍.

(2)由于DNA分子的半保留复制,Ⅰ中,在根尖细胞进行第一次分裂时,以没有标记的DNA母链为模板,利用3H的胸腺嘧啶核苷作为原料,因此复制形成的每个DNA分子中有1条链带有放射性,并且每条染色体上两条染色单体都带有放射性.Ⅱ中,开始亲代DNA分子双链都被3H标记,而后来一个细胞具有24条染色体,并且每条染色体上只有一条染色单体又放射性,说明已完成一次有丝分裂且染色体数目加倍,该细胞可能处于第二次有丝分裂的前期或中期,因此细胞染色体已复制2次.

(3)该实验表明DNA分子的复制方式是半保留复制.

故答案为:

(1)有丝分裂    抑制纺锤体的形成

(2)2 1 2

(3)半保留复制

解析

解:(1)根尖细胞进行有丝分裂,用秋水仙素处理细胞时会抑制纺锤体的形成,从而使分开的染色体不能移向两极形成两个子细胞,使细胞中染色体数目加倍.

(2)由于DNA分子的半保留复制,Ⅰ中,在根尖细胞进行第一次分裂时,以没有标记的DNA母链为模板,利用3H的胸腺嘧啶核苷作为原料,因此复制形成的每个DNA分子中有1条链带有放射性,并且每条染色体上两条染色单体都带有放射性.Ⅱ中,开始亲代DNA分子双链都被3H标记,而后来一个细胞具有24条染色体,并且每条染色体上只有一条染色单体又放射性,说明已完成一次有丝分裂且染色体数目加倍,该细胞可能处于第二次有丝分裂的前期或中期,因此细胞染色体已复制2次.

(3)该实验表明DNA分子的复制方式是半保留复制.

故答案为:

(1)有丝分裂    抑制纺锤体的形成

(2)2 1 2

(3)半保留复制

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简答题

图①~③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程.请回答下列问题:

(1)细胞中过程①②③______(选填“能”或“不能”)发生在同一个场所中.参与③过程的RNA有______

(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%,α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%,与α链对应的DNA区段共有500个碱基对,则该DNA分子连续复制三次共需消耗______个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸.

(3)由于基因中一个碱基对发生替换,而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有 ACU、ACC、ACA、ACG),则该基因的这个碱基对替换情况是______

正确答案

解:(1)在人体细胞中,对于进行细胞分裂的细胞而言,过程①②一般发生在细胞核中,过程③发生在核糖体中;但由于线粒体中也有少量的DNA,也能进行复制、转录和翻译.因而细胞中过程①②③能发生在同一个场所(线粒体中).③过程是翻译过程,需要mRNA为模板、tRNA为工具,在核糖体(由rRNA和蛋白质组成)中进行.

(2)α链是mRNA,其中G占29%,U占25%,则其模板链中C占29%、A占25%,再者模板链中G占19%,则T占27%,则α链对应的DNA区段中A占(25%+27%)÷2=26%.因此该DNA分子中A为500×2×26%=260个.连续三次复制后产生的子代DNA分子中相应区段增加了260×(23-1)=1820个.

(3)异亮氨酸对应的密码子与苏氨酸对应的密码子中一个不同碱基是第2个碱基,由U变为C,则模板基因中碱基替换情况是T∥A替换成G∥C.

故答案为:

(1)能  3种

(2)1820

(3)T∥A替换成G∥C

解析

解:(1)在人体细胞中,对于进行细胞分裂的细胞而言,过程①②一般发生在细胞核中,过程③发生在核糖体中;但由于线粒体中也有少量的DNA,也能进行复制、转录和翻译.因而细胞中过程①②③能发生在同一个场所(线粒体中).③过程是翻译过程,需要mRNA为模板、tRNA为工具,在核糖体(由rRNA和蛋白质组成)中进行.

(2)α链是mRNA,其中G占29%,U占25%,则其模板链中C占29%、A占25%,再者模板链中G占19%,则T占27%,则α链对应的DNA区段中A占(25%+27%)÷2=26%.因此该DNA分子中A为500×2×26%=260个.连续三次复制后产生的子代DNA分子中相应区段增加了260×(23-1)=1820个.

(3)异亮氨酸对应的密码子与苏氨酸对应的密码子中一个不同碱基是第2个碱基,由U变为C,则模板基因中碱基替换情况是T∥A替换成G∥C.

故答案为:

(1)能  3种

(2)1820

(3)T∥A替换成G∥C

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