- DNA复制过程和特点及相关计算
- 共403题
在进行DNA亲子鉴定时,需大量的DNA.PCR技术(聚合酶链式反应)可以使样品DNA扩增,获得大量DNA克隆分子.该技术的原理是利用DNA的半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如图2,图中黑色长方形是引物).在很短的时间内将DNA扩增几百倍甚至几十亿倍,使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体.
(1)图1中的变性、延伸分别是指______、______.
(2)假设PCR反应中的DNA模板为P,第一轮循环的产物2个子代DNA为N1,第二轮的产物4个子代DNA为N2,N1、N2中分别含有模板DNA单链的DNA分别有______、______个.若继续循环,该DNA片段共经过30次循环后能形成______个这样的片段.
(3)某样品DNA分子中共含3000个碱基对,碱基数量满足:=
,若经5次循环,至少需要向试管中加入______个腺嘌呤脱氧核苷酸.(不考虑引物所对应的片段)
(4)若图2为第1轮循环产生的产物.请在下面试卷空白处绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物.
______.
正确答案
解:(1)图1中的变性是指高温下氢键断裂,模板DNA双链解旋形成单链;延伸是指在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链.
(2)PCR的原理是DNA复制,而DNA复制的方式是半保留复制,即无论复制多少次,子代中总有2个DNA分子含有亲代模板DNA单链;该DNA片段共经过30次循环后能形成230个这样的片段.
(3)某样品DNA分子中共含3000个碱基对,碱基数量满足:=
,即其中A和T占
,C和G占
,则A=T=3000×
,若经5次循环,至少需要向试管中加入(25-1)×1000=31000个腺嘌呤脱氧核苷酸.(不考虑引物所对应的片段)
(4)若图2为第1轮循环产生的产物,则以a链和b链为模板经PCR扩增的产物如图:
故答案为:
(1)模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链
(2)2 2 230
(3)31000
(4)如图
解析
解:(1)图1中的变性是指高温下氢键断裂,模板DNA双链解旋形成单链;延伸是指在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链.
(2)PCR的原理是DNA复制,而DNA复制的方式是半保留复制,即无论复制多少次,子代中总有2个DNA分子含有亲代模板DNA单链;该DNA片段共经过30次循环后能形成230个这样的片段.
(3)某样品DNA分子中共含3000个碱基对,碱基数量满足:=
,即其中A和T占
,C和G占
,则A=T=3000×
,若经5次循环,至少需要向试管中加入(25-1)×1000=31000个腺嘌呤脱氧核苷酸.(不考虑引物所对应的片段)
(4)若图2为第1轮循环产生的产物,则以a链和b链为模板经PCR扩增的产物如图:
故答案为:
(1)模板DNA双链解旋形成单链 在DNA聚合酶的作用下,原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链
(2)2 2 230
(3)31000
(4)如图
(2015秋•福安市校级月考)某校一个生物兴趣小组要进行研究性学习,对生物学史上的经典实验进行验证,也是研究学习内容之一.这个小组借助某大学的实验设备,对有关DNA复制的方式进行探索,有人认为DNA是全保留复制,也有人认为是半保留复制.为了证明这假设,这个小组设计了下列实验程序,请完成实验并对结果进行预测.
(1)实验步骤:
第一步:在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N-DNA分子;在氮源为15N的培养基生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA.用某种离心方法分离得到的结果如图所示,其DNA分别分布在轻带和重带上.
第二步:将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ),请分析:
如果其DNA分布的位置是一半在轻带.一半在重带,则DNA的复制方式为______复制;如果DNA分布的位置是______,则是半保留复制.
第三步:为了进一步验证第二步的推测结果,将子一代大肠杆菌转移到含14N的培养基上再繁殖一代(Ⅱ),请分析:如果其DNA分布的位置是一半在轻带.一半在中带,则是半保留复制;如果其DNA分布的位置是______,则是全保留复制.
有人提出:第一代(Ⅰ)的DNA用解螺旋酶处理后再离心,就能直接判断DNA的复制方式,如果轻带和重带各占,则一定为半保留复制.
(2)你认为这位同学的说法是否正确?______.
正确答案
解:(1)亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)后,全保留复制的话,2个DNA分子中1个DNA是14N-DNA、另外1个DNA是15N-DNA,故一半在轻带位置,一半在重带位置;半保留复制的话,2个DNA分子中都是各一条链含14N、一条链含15N,故全部位于中带位置.亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上连续繁殖两代(Ⅱ)后,全保留复制的话,4个DNA分子中1个DNA是15N-DNA、另外3个DNA是14N-DNA,故在轻带位置,
在重带位置;半保留复制的话,2个DNA分子中都是各一条链含14N、一条链含15N,另2个DNA分子全是14N-DNA,故一半在中带位置,一半在轻带位置.
(2)第一代(Ⅰ)的DNA用解螺旋酶处理后再离心,半保留复制和全复制形成的DNA链中2条14N,2条15N,则一半在轻带位置,一半在重带位置.
故答案为:
(1)全保留 全部位于中带位置 在轻带、
在重带
(2)不正确
解析
解:(1)亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)后,全保留复制的话,2个DNA分子中1个DNA是14N-DNA、另外1个DNA是15N-DNA,故一半在轻带位置,一半在重带位置;半保留复制的话,2个DNA分子中都是各一条链含14N、一条链含15N,故全部位于中带位置.亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上连续繁殖两代(Ⅱ)后,全保留复制的话,4个DNA分子中1个DNA是15N-DNA、另外3个DNA是14N-DNA,故在轻带位置,
在重带位置;半保留复制的话,2个DNA分子中都是各一条链含14N、一条链含15N,另2个DNA分子全是14N-DNA,故一半在中带位置,一半在轻带位置.
(2)第一代(Ⅰ)的DNA用解螺旋酶处理后再离心,半保留复制和全复制形成的DNA链中2条14N,2条15N,则一半在轻带位置,一半在重带位置.
故答案为:
(1)全保留 全部位于中带位置 在轻带、
在重带
(2)不正确
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)在人体皮肤生发层细胞内,①过程发生的场所是细胞核和______,②发生的主要场所是______,③过程中的碱基配对方式是A-U、______、C-G、G-C.①②③过程3种生物大分子的合成过程需要原料、______、酶、能量等条件.
(2)已知某mRNA中=0.2,则合成它的DNA双链
=______.
(3)请用一个图解表达人体内包含①②③过程中遗传信息的传递途径______.
正确答案
解:(1)在人体皮肤生发层细胞内,①过程发生的场所是细胞核和线粒体,②发生的主要场所是细胞核,③过程中的碱基配对方式是A-U、U-A、C-G-、G-C.①②③过程3种生物大分子的合成过程需要原料、模板、酶、能量等条件.
(2)若该mRNA中=0.2,则其模板DNA链中的
=0.2,根据碱基互补配对原则,控制该mRNA合成的DNA双链中的
=0.2
(3)人体内包含①②③过程中遗传信息的传递途径为:
故答案为:
(1)线粒体 细胞核 U-A 模板
(2)0.2
(3)
解析
解:(1)在人体皮肤生发层细胞内,①过程发生的场所是细胞核和线粒体,②发生的主要场所是细胞核,③过程中的碱基配对方式是A-U、U-A、C-G-、G-C.①②③过程3种生物大分子的合成过程需要原料、模板、酶、能量等条件.
(2)若该mRNA中=0.2,则其模板DNA链中的
=0.2,根据碱基互补配对原则,控制该mRNA合成的DNA双链中的
=0.2
(3)人体内包含①②③过程中遗传信息的传递途径为:
故答案为:
(1)线粒体 细胞核 U-A 模板
(2)0.2
(3)
材料 I:正常情况下细胞内可以自主合成组成核酸的核糖核苷酸和脱氧核苷酸.某细胞系由于发生基因突变而不能自主合成,必须从培养基中摄取.
为验证“DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸,而不是核糖核苷酸”.现提供如下实验材料,请你完成实验方案.
①实验材料:突变细胞系、基本培养基、12C-核糖核苷酸、14C-核糖核苷酸、12C-脱氧核苷酸、14C-脱氧核苷酸、细胞放射性检测技术等.
②实验步骤:
第一步:编号
取基本培养基若干,随机分成两组,分别编号为甲组和乙组.
第二步:实验处理
在甲组培养基中加入适量的12C-核糖核苷酸和14C-脱氧核苷酸;在乙组培养基中加入______.
第三步:培养
在甲、乙两组培养基中分别接种______,在5%CO2恒温培养箱中培养一段时间,使细胞增殖.
第四步:观察
分别取出甲、乙两组培养基中的细胞,检测细胞放射性的部位.
③预期结果:
甲组培养基中细胞的放射性部位主要在______;
乙组培养基中细胞的放射性部位主要在______.
④实验结论:______.
材料 II:家蚕原产于我国,保护其蛹的茧是丝绸的主要原料.家蚕是二倍体生物,雄蚕含有两个同型的性染色体ZZ,雌蚕含有两个异型的性染色体ZW.请回答下列有关问题.
(1)雄蚕比雌蚕的丝质好,鉴别蚕的雌、雄性别具有显著的经济意义.在家蚕幼虫的皮肤正常(A)对皮肤油性(a)为显性,且A和a基因只位于Z染色体上.可利用表现型为______蚕与表现型为______蚕杂交,杂种F1代中雄蚕全部正常,而雌蚕都是油蚕.
(2)科技工作者用X射线处理蚕蛹,将家蚕第10号染色体上含有黑卵基因的一段染色体转移,连接到______染色体上,从而可以借助光电自动选卵机将黑卵选出并杀死,达到去雌留雄的目的.蚕卵的这种变异在遗传学上称为______.
(3)家蚕的一对常染色体上有控制蚕茧颜色的黄色基因(Y)与白色基因(y).在另一对常染色体上有I、i基因,当基因I存在时会抑制黄色基因Y的作用,从而使蚕茧变为白色;而i基因不会抑制黄色基因Y的作用.若基因型为IiYy、iiyy的两个体交配,产生了足够多的子代,子代的表现型是______,其比例为______.
正确答案
解:I:DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,主要存在于细胞核中,RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,主要存在于细胞质中.根据后面的实验原理及步骤,可知该实验最终要根据细胞中的放射部位而验证DNA复制所需的原料,故乙中应加等量的14C核糖核苷酸和12C脱氧核苷酸,并且甲、乙应均放到适宜的相同环境中培养,排除无关变量的影响.甲中放射性应在细胞核,而乙中放射性应在细胞质.因此证明了DNA分子复制的原料是脱氧核糖核苷酸,而不是核糖核苷酸.
II::(1)对于ZW型性别决定的生物,由于雌蚕的性染色体为ZW,雄蚕为ZZ,且当控制家蚕幼虫的皮肤性状的基因位于Z染色体上时,根据子代雌雄后代的不同表现型判断亲本基因型应该选用显性的雌性个体和隐性的雄性个体进行杂交.
(2)在光学显微镜下可看见雄蚕家蚕含有两个同型的性染色体ZZ,雌蚕家蚕含有两个异型的性染色体ZW.将家蚕第10号染色体上含有黑卵基因的一段染色体转移至W染色体上后,使W染色体上增加了一片段,引起染色体结构变异.这样可通过光电自动选卵机将黑卵选出并杀死,从而达到去雌留雄的目的.
(3)亲本IiYy×iiyy产生子代基因型为IiYy、Iiyy、iiYy、Iiyy,由于基因I存在时会抑制黄色基因Y的作用,从而使蚕茧变为白色,所以只有基因型为iiYy的蚕茧为黄色,即蚕茧白色:黄色=3:1.
答案:I:②第二步:等量的14C-核糖核苷酸和12C-脱氧核糖核苷酸
第三步:等量的突变细胞系
③细胞核 细胞质
④DNA分子复制的原料是脱氧核糖核苷酸,而不是核糖核苷酸
II:(1)正常皮肤的雌蚕(ZAW) 油性皮肤的雄蚕(ZaZa)
(2)W染色体 染色体结构变异(染色体易位)
(3)黄茧和白茧 1:3
解析
解:I:DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,主要存在于细胞核中,RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,主要存在于细胞质中.根据后面的实验原理及步骤,可知该实验最终要根据细胞中的放射部位而验证DNA复制所需的原料,故乙中应加等量的14C核糖核苷酸和12C脱氧核苷酸,并且甲、乙应均放到适宜的相同环境中培养,排除无关变量的影响.甲中放射性应在细胞核,而乙中放射性应在细胞质.因此证明了DNA分子复制的原料是脱氧核糖核苷酸,而不是核糖核苷酸.
II::(1)对于ZW型性别决定的生物,由于雌蚕的性染色体为ZW,雄蚕为ZZ,且当控制家蚕幼虫的皮肤性状的基因位于Z染色体上时,根据子代雌雄后代的不同表现型判断亲本基因型应该选用显性的雌性个体和隐性的雄性个体进行杂交.
(2)在光学显微镜下可看见雄蚕家蚕含有两个同型的性染色体ZZ,雌蚕家蚕含有两个异型的性染色体ZW.将家蚕第10号染色体上含有黑卵基因的一段染色体转移至W染色体上后,使W染色体上增加了一片段,引起染色体结构变异.这样可通过光电自动选卵机将黑卵选出并杀死,从而达到去雌留雄的目的.
(3)亲本IiYy×iiyy产生子代基因型为IiYy、Iiyy、iiYy、Iiyy,由于基因I存在时会抑制黄色基因Y的作用,从而使蚕茧变为白色,所以只有基因型为iiYy的蚕茧为黄色,即蚕茧白色:黄色=3:1.
答案:I:②第二步:等量的14C-核糖核苷酸和12C-脱氧核糖核苷酸
第三步:等量的突变细胞系
③细胞核 细胞质
④DNA分子复制的原料是脱氧核糖核苷酸,而不是核糖核苷酸
II:(1)正常皮肤的雌蚕(ZAW) 油性皮肤的雄蚕(ZaZa)
(2)W染色体 染色体结构变异(染色体易位)
(3)黄茧和白茧 1:3
动物细胞的线粒体通常为环状双链DNA分子,一条链因为密度较高称之为重链(简称H链),另一条链因为密度较低称之为轻链(简称L链).H链上有两个复制起始区,一个用于H链合成(简称OH),一个用于L链合成(简称OL).线粒体双环状DNA复制的主要过程是:首先是OH被启动,以L链为模板,先合成一段RNA引物,然后合成H链片段,新H链一边复制,一边取代原来老的H链,被取代的老的H链以环的形式被游离出来,由于象字母D,所以称为D-环复制.当H链合成约时,OL启动,以被取代的H链为模板,合成新的L链,待全部复制完成后,新的H链和老的L链、新的L链和老的H链各自组合成两个环状双螺旋DNA分子.
(1)动物细胞线粒体DNA未复制前含______个游离的磷酸基,催化合成新H链和L链的酶是______.
(2)RNA引物的基本组成单位是______,它的作用是______.
(3)若此DNA连续复制2次,最终形成4个环状DNA分子,则完成2次复制共需要______个引物.
(4)D-环复制过程中,当H链完成复制的时候,L链复制完成了约______.
(5)若在体外进行DNA分子扩增,则引物的化学本质是______片段.一个标准的PCR反应系统包括:DNA模板、一对引物、4种dNTP(DNA复制的原料)、合适的Mg2+和一定体积的缓冲液,除此外,还需要______.
正确答案
解:(1)由图可知,线粒体为环状双链DNA分子,所以动物细胞线粒体DNA未复制前含0个游离的磷酸基,由于新H链和L链合成是连续的,所以催化合成DNA子链合成的酶是DNA聚合酶.
(2)RNA引物的基本组成单位是核糖核苷酸,由于DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上,所以引物的作用是作为DNA复制的起始点,在核酸合成反应时,作为每个多核苷酸 链进行延伸的出发点.
(3)DNA连续复制2次,最终形成4个环状DNA分子,由于DNA复制是半保留复制,所以最终完成2次复制共需要6个引物.
(4)H链合成约时,OL启动合成新的L链,所以D-环复制过程中,当H链完成复制的时候,L链复制完成了约
.
(5)若在体外进行DNA分子扩增,则引物的化学本质是一段已知的DNA片段.一个标准的PCR反应系统包括:DNA模板、一对引物、4种dNTP(DNA复制的原料)、合适的Mg2+和一定体积的缓冲液,除此外,还需要耐热的DNA聚合酶(如Taq 酶).
故答案为:
(1)0 DNA聚合酶
(2)核糖核苷酸 作为DNA复制的起始点,在核酸合成反应时,作为每个多核苷酸链进行延伸的出发点
(3)6
(4)
(5)DNA 耐热的DNA聚合酶(如Taq 酶)
解析
解:(1)由图可知,线粒体为环状双链DNA分子,所以动物细胞线粒体DNA未复制前含0个游离的磷酸基,由于新H链和L链合成是连续的,所以催化合成DNA子链合成的酶是DNA聚合酶.
(2)RNA引物的基本组成单位是核糖核苷酸,由于DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上,所以引物的作用是作为DNA复制的起始点,在核酸合成反应时,作为每个多核苷酸 链进行延伸的出发点.
(3)DNA连续复制2次,最终形成4个环状DNA分子,由于DNA复制是半保留复制,所以最终完成2次复制共需要6个引物.
(4)H链合成约时,OL启动合成新的L链,所以D-环复制过程中,当H链完成复制的时候,L链复制完成了约
.
(5)若在体外进行DNA分子扩增,则引物的化学本质是一段已知的DNA片段.一个标准的PCR反应系统包括:DNA模板、一对引物、4种dNTP(DNA复制的原料)、合适的Mg2+和一定体积的缓冲液,除此外,还需要耐热的DNA聚合酶(如Taq 酶).
故答案为:
(1)0 DNA聚合酶
(2)核糖核苷酸 作为DNA复制的起始点,在核酸合成反应时,作为每个多核苷酸链进行延伸的出发点
(3)6
(4)
(5)DNA 耐热的DNA聚合酶(如Taq 酶)
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