- DNA复制过程和特点及相关计算
- 共403题
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N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为
N-DNA分子;在氮源为
N的培养基生长的大肠杆菌,其DNA分子均为
N-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N)转移到含
N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N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)全保留复制 一半在轻带.一半在中带 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)全保留复制 一半在轻带.一半在中带 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)细胞中过程①的原料是______,结构简式为______.
(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%,则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为______.
(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______.
(4)在人体内成熟红细胞、神经细胞、造血干细胞中,能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是______.
(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点______ (在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择),其原因是______.
(6)与基因的表达过程有关的RNA有______.
正确答案
解:(1)过程①属于DNA复制过程,发生的场所主要是细胞核,原料是游离的脱氧核糖核苷酸,其结构简式为,共有四种.
(2)α链是mRNA,其中G占29%,则U占54%-29%=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%,因此α链对应的DNA区段中A占(25%+27%)÷2=26%.
(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A∥T替换成G∥C.
(4)DNA复制发生于细胞分裂过程中,神经细胞能转录翻译形成蛋白质,但不能发生DNA复制;人体内成熟红细胞不能发生DNA复制、转录和翻译;造血干细胞能发生DNA复制、转录和翻译过程.
(5)由于基因的选择性表达,人体不同细胞中相同DNA转录的起始点不完全相同.
(6)与基因的表达过程有关的RNA有mRNA、rRNA和tRNA,分别是模板、场所和转运工具.
故答案为:
(1)脱氧核糖核苷酸
(2)26%
(3)T∥A替换为C∥G(A∥T替换为G∥C)
(4)神经细胞
(5)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
(6)mRNA、rRNA和tRNA
解析
解:(1)过程①属于DNA复制过程,发生的场所主要是细胞核,原料是游离的脱氧核糖核苷酸,其结构简式为,共有四种.
(2)α链是mRNA,其中G占29%,则U占54%-29%=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%,因此α链对应的DNA区段中A占(25%+27%)÷2=26%.
(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A∥T替换成G∥C.
(4)DNA复制发生于细胞分裂过程中,神经细胞能转录翻译形成蛋白质,但不能发生DNA复制;人体内成熟红细胞不能发生DNA复制、转录和翻译;造血干细胞能发生DNA复制、转录和翻译过程.
(5)由于基因的选择性表达,人体不同细胞中相同DNA转录的起始点不完全相同.
(6)与基因的表达过程有关的RNA有mRNA、rRNA和tRNA,分别是模板、场所和转运工具.
故答案为:
(1)脱氧核糖核苷酸
(2)26%
(3)T∥A替换为C∥G(A∥T替换为G∥C)
(4)神经细胞
(5)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
(6)mRNA、rRNA和tRNA
如图表示某DNA片段的遗传信息的传递过程,①~⑦表示物质或结构,a、b、c表示生理过程,据图回答下列问题:
(1)图中表示DNA复制的过程是______(填字母),图中表示基因表达的过程是______(填字母).
(2)a、b过程需要的酶分别是______、______,a、b过程中碱基配对的不同点是______,c过程中结构③的移动方向为______(用箭头表示).
(3)若图中①所示为某个精原细胞中的一对同源染色体上的DNA(DNA两条链中N分别为15N和14N),每个DNA分子中均由5000个碱基对组成,其中的腺嘌呤都占20%,将该细胞放在含有14N的培养基中连续进行两次有丝分裂,则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸______个,而形成的4个细胞中含有15N的细胞个数可能是______.
正确答案
解:(1)图中表示DNA复制的过程是a,图中表示基因表达的过程是b转录和c翻译.
(2)a表示DNA复制,需要解旋酶和DNA聚合酶,b表示转录,需要RNA聚合酶,aDNA复制、b转录过程中碱基配对的不同点是a过程中A与T配对,而b过程中A与U配对. 根据图示翻译过程中氨基酸的连接顺序判断,结构③核糖体的移动方向为→.
(3)每个DNA分子中均由5000个碱基对组成,其中的腺嘌呤都占20%,则胞嘧啶占30%,即胞嘧啶脱氧核苷酸为5000×2×30%=3000个,将该细胞放在含有14N的培养基中连续进行两次有丝分裂,则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3000×(4-1)=0.9×104个.由于DNA复制的方式是半保留复制,1个DNA复制形成的2个DNA中1个DNA两条链中N分别为15N和14N,另1个DNA两条链中N分别为14N和14N,因此该精原细胞连续进行有丝分裂形成的4个细胞中含有15N的细胞个数可能是1个或2个.
故答案为:
(1)a b、c
(2)解旋酶和DNA聚合酶 RNA聚合酶 a过程中A与T配对,而b过程中A与U配对→
(3)0.9×104 1个或2个
解析
解:(1)图中表示DNA复制的过程是a,图中表示基因表达的过程是b转录和c翻译.
(2)a表示DNA复制,需要解旋酶和DNA聚合酶,b表示转录,需要RNA聚合酶,aDNA复制、b转录过程中碱基配对的不同点是a过程中A与T配对,而b过程中A与U配对. 根据图示翻译过程中氨基酸的连接顺序判断,结构③核糖体的移动方向为→.
(3)每个DNA分子中均由5000个碱基对组成,其中的腺嘌呤都占20%,则胞嘧啶占30%,即胞嘧啶脱氧核苷酸为5000×2×30%=3000个,将该细胞放在含有14N的培养基中连续进行两次有丝分裂,则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3000×(4-1)=0.9×104个.由于DNA复制的方式是半保留复制,1个DNA复制形成的2个DNA中1个DNA两条链中N分别为15N和14N,另1个DNA两条链中N分别为14N和14N,因此该精原细胞连续进行有丝分裂形成的4个细胞中含有15N的细胞个数可能是1个或2个.
故答案为:
(1)a b、c
(2)解旋酶和DNA聚合酶 RNA聚合酶 a过程中A与T配对,而b过程中A与U配对→
(3)0.9×104 1个或2个
大肠杆菌置于含15N的培养基上培养,这样后代大肠杆菌细胞中的DNA均被15N
标记,然后将被15N标记的大肠杆菌作为亲代转到普通培养基,繁殖两代,亲代、子一代、子二代大肠杆菌的状况如图所示.
(1)后代大肠杆菌DNA储存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA储存的遗传信息完全相同的原因是______.
(2)如果将子二代大肠杆菌的DNA分子总量作为1,其中,带15N的子二代大肠杆菌DNA分子约占总量的______%
(3)如果将子二代大肠杆菌的DNA含量作为1,其中,带15N的子二代大肠杆菌DNA含量(单链)约占总量的______%. (4)本实验可以说明DNA的复制方式是
______.
(5)如用某种离心方法分离得到子二代大肠杆菌的DNA,请你将DNA分子可能出现在试管的位置在右图上标出.
正确答案
解:(1)后代大肠杆菌DNA储存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA储存的遗传信息完全相同的原因是它们均是以亲代15N标记的DNA双链的每条链为模板,按照碱基互补配对原则合成的.
(2)据图可知,子二代大肠杆菌的DNA分子共4个,其中含15N的DNA分子有2个.如果将子二代大肠杆菌的DNA分子总量作为1,则带15N的子二代大肠杆菌DNA分子约占总量的2÷4=50%.
(3)据图可知,子二代大肠杆菌的DNA分子共4个,DNA单链共8条,其中含15N的DNA单链有2条.如果将子二代大肠杆菌的DNA含量作为1,其中,带15N的子二代大肠杆菌DNA含量(单链)约占总量的2÷8=25%.
(4)本实验可以说明DNA的复制方式是半保留复制.
(5)如用某种离心方法分离得到子二代大肠杆菌的DNA共4个,其中2个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N,另外2个DNA分子为2条链均含14N,因此2个DNA分子为中链,2个DNA分子为轻链.
故答案为:
(1)它们均是以亲代15N标记的DNA双链的每条链为模板,按照碱基互补配对原则合成的
(2)50
(3)25
(4)半保留复制
(5)如下图
解析
解:(1)后代大肠杆菌DNA储存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA储存的遗传信息完全相同的原因是它们均是以亲代15N标记的DNA双链的每条链为模板,按照碱基互补配对原则合成的.
(2)据图可知,子二代大肠杆菌的DNA分子共4个,其中含15N的DNA分子有2个.如果将子二代大肠杆菌的DNA分子总量作为1,则带15N的子二代大肠杆菌DNA分子约占总量的2÷4=50%.
(3)据图可知,子二代大肠杆菌的DNA分子共4个,DNA单链共8条,其中含15N的DNA单链有2条.如果将子二代大肠杆菌的DNA含量作为1,其中,带15N的子二代大肠杆菌DNA含量(单链)约占总量的2÷8=25%.
(4)本实验可以说明DNA的复制方式是半保留复制.
(5)如用某种离心方法分离得到子二代大肠杆菌的DNA共4个,其中2个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N,另外2个DNA分子为2条链均含14N,因此2个DNA分子为中链,2个DNA分子为轻链.
故答案为:
(1)它们均是以亲代15N标记的DNA双链的每条链为模板,按照碱基互补配对原则合成的
(2)50
(3)25
(4)半保留复制
(5)如下图
如图为大肠杆菌DNA分子的局部结构示意图.请据图回答:
(1)图中2表示______,1、2、3结合在一起的结构叫______.
(2)图中3有______种,中文名字分别是______.3与4通过______相连接
(3)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2次,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸______个.
(4)假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a;只含15N的DNA的相对分子质量为b.现将只含15N的DNA培养到含14N的培养基中,子一代DNA的平均相对分子质量为______,子二代DNA的平均相对分子质量为______.
(5)某同学制作了DNA分子双螺旋结构模型,其中一条链所用A、C、T、G碱基模型的数量比为1:2:3:4,则该DNA分子模型中上述碱基模型的数量比应为______.
A.1:2:3:4 B.3:4:1:2C.1:1:1:1 D.2:3:2:3.
正确答案
解:(1)由以上分析可知:2是脱氧核糖,1、2、3合称脱氧核苷酸.
(2)3和4都是含氮碱基,且3和4之间有2个氢键,则3有两种,即胞嘧啶、鸟嘌呤.3和4之间通过氢键连接.
(3)若该DNA分子共有a个碱基,其中腺嘌呤有m个,则该DNA分子中有胞嘧啶个,其复制2次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(22-1)×
个.
(4)只含14N的DNA的相对分子质量为a,所以含有14N的每条链相对分子质量为,只含15N的DNA的相对分子质量为b,所以含有15N的每条链相
对分子质量为
,将只含15N的DNA培养到含14N的培养基中,根据半保留复制原则,子一代DNA分子中一条是14N链,一条是15N链,所以子一代DNA的平均相对分子质量为
.子二代共有4个DNA分子,含有15N的链为2条,含有14N链为6条,所以总相对分子质量为b+3a,故每个DNA的平均相对分子质量为
.
(5)某同学制作了DNA分子双螺旋结构模型,其中一条链所用A、C、T、G碱基模型的数量比为1:2:3:4,根据碱基互补配对原则,该DNA分子模型中上述碱基模型的数量比应为2:3:2:3.
故答案为:
(1)脱氧核糖 脱氧核苷酸
(2)2 胞嘧啶、鸟嘌呤 氢键
(3)3×
(4)
(5)D
解析
解:(1)由以上分析可知:2是脱氧核糖,1、2、3合称脱氧核苷酸.
(2)3和4都是含氮碱基,且3和4之间有2个氢键,则3有两种,即胞嘧啶、鸟嘌呤.3和4之间通过氢键连接.
(3)若该DNA分子共有a个碱基,其中腺嘌呤有m个,则该DNA分子中有胞嘧啶个,其复制2次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(22-1)×
个.
(4)只含14N的DNA的相对分子质量为a,所以含有14N的每条链相对分子质量为,只含15N的DNA的相对分子质量为b,所以含有15N的每条链相
对分子质量为
,将只含15N的DNA培养到含14N的培养基中,根据半保留复制原则,子一代DNA分子中一条是14N链,一条是15N链,所以子一代DNA的平均相对分子质量为
.子二代共有4个DNA分子,含有15N的链为2条,含有14N链为6条,所以总相对分子质量为b+3a,故每个DNA的平均相对分子质量为
.
(5)某同学制作了DNA分子双螺旋结构模型,其中一条链所用A、C、T、G碱基模型的数量比为1:2:3:4,根据碱基互补配对原则,该DNA分子模型中上述碱基模型的数量比应为2:3:2:3.
故答案为:
(1)脱氧核糖 脱氧核苷酸
(2)2 胞嘧啶、鸟嘌呤 氢键
(3)3×
(4)
(5)D
扫码查看完整答案与解析