- DNA分子结构和特点及相关计算
- 共328题
历史上对曹操祖父的身世有不同的记载:一为大禹后代夏侯氏的后人,二为西汉相国曹参的后人,三是宦官之首曹腾的后人(如图1所示);如今,有至少8个族群声称自己是曹操的传人.复旦大学课题组从基因层面验证了曹操父亲的身世,及其8个族群的身份鉴定.曹鼎墓保存较好,课题组从曹鼎一颗牙齿的牙髓中获取一些完整的DNA分子.
(1)研究所用的DNA分子应选自______染色体;能通过曹鼎的相关DNA来推论曹腾与曹操的关系,理由
是______.
(2)曹鼎牙髓组织细胞中的DNA分子与其他组织中的DNA分子相同,但不同组织细胞形态有很大差异,其原因是______.
(3)课题组可以通过______技术手段获取足量研究用的该DNA分子.
(4)通过基因分析发现:曹鼎的DNA分子有异于一般人的特征基因O2*-M268,夏侯氏、曹参的后人中均未发现O2*-M268基因,而且课题组认为,曹参、夏后氏后人经基因突变而失去特征基因的可能性非常小.请您解释“可能很小”的遗传学依据:______.
(5)限制性内切酶是基因分析的重要工具.某DNA分子片段含有1000个碱基对,扩增后,分别经只用限制酶EcoRI与同时用EcoRI和HindⅢ两种方法切割,再经电泳,呈现如图3所示.请在图2中,用箭头及切点位置(数字表示)指出限制酶HindⅢ对DNA片段的切割点.
高胆固醇血症(FH)是家族性遗传病,在2号染色体上存在控制LDL向细胞内转运的ARH基因(简单表达为A或a);在第19号染色体某个位点上存在LDL受体合成基因,且致病的基因有2种,一种是导致受体数量减少的RⅠ(或r),另一种是受体功能不全的RⅡ(或r).上述2号、19号染色体上的致病基因种类、个数越多,病情越重.
如图4所示是曹操后代的一个家系中关于LDL受体的部分遗传系谱图,请据图回答:
(6)健康为______性性状.
(7)LDL是指______脂蛋白,其含量升高会导致高胆固醇血症的主要原因是______.
(8)上述遗传系谱中的1号、3号个体的基因型依次是______、______.
(9)人群中出现LDL向细胞内转运困难的FH患者的几率为.10号与前妻均未表现LDL向细胞内转运困难的性状,但他们的孩子出现LDL向细胞内转运困难的性状.10号现任的妻子表型正常,则他们再生一个完全不带LDL向细胞内转运困难基因的孩子几率是______.
(10)对人类而言,若以2号和19号染色体上相关胆固醇血症的基因为基础,人类可能出现的基因型种类有______ 种.
正确答案
解:(1)曹鼎、曹腾是兄弟,其Y染色体均来自其父,完全相同.曹腾的Y染色体遗传给曹操,因此可以推论Y染色体是一致的.因此可以通过Y染色体的基因来推论曹腾与曹操的关系.
(2)由于体细胞均是由受精卵通过有丝分裂产生的,因此所有的体细胞遗传物质均相同,但是在细胞分化过程中,由于基因的选择性表达,导致不同组织细胞形态、结构和功能有很大的差异.
(3)生物工程技术中可以利用PCR技术对已知DNA分子进行扩增.
(4)基因突变频率很低,在不大的族系人群中,在相同基因位点发生相同基因突变的几率更低.
(5)从图2和图3中看出,限制酶EcoRI在DNA分子上有两个限制酶切割位点.但是当同时用EcoRI和HindⅢ两种方法切割时,发现200p.p的消失,出现了100p.p,说明HindⅢ酶在200p.p的中间有一个切割位点;700p.p的变成了420p.p和280p.p的两种片段,说明HindⅢ酶在700p.p的片段上有一个切割位点.
(6)图中可以看出,患病的1和2生了一个健康的5,因此确定健康为隐性性状.
(7)LDL是指低密度脂蛋白,其含量升高后,大量结合胆固醇从肝细胞向外周运输,影响肝对胆固醇的分解,积累在血管中,会导致高胆固醇血症.
(8)由于5号个体正常,基因型为rr,因此患轻度受体缺失的1号基因型为RIr,而3号个体两种病均患,故其基因型为RIRⅡ.
(9)10号与前妻均未表现LDL向细胞内转运困难的性状,但他们的孩子出现LDL向细胞内转运困难的性状,因此可确定该病为隐性遗传病,用aa表示;又由于人群中出现LDL向细胞内转运困难的FH患者的几率为,即aa为
,则a的基因频率为
,A的基因频率为
,因此表现型正常的妻子的基因为
AA或
Aa.10号个体的基因型为Aa,因此他与现任的妻子再生一个完全不带LDL向细胞内转运困难基因的孩子(AA)几率=
.
(10)对人类而言,2号染色体上相关胆固醇血症的基因型有AA、Aa、aa三种,19号染色体上相关胆固醇血症的基因型有RIRI、RⅡRⅡ、RIRⅡ、RIr、RⅡr、rr六种,因此人类可能出现的基因型种类有3×6=18种.
故答案为:
(1)Y 曹鼎、曹腾是兄弟,其Y染色体均来自其父,完全相同.曹腾的Y染色体遗传给曹操,因此可以推论Y染色体是一致的.
(2)基因在不同组织细胞选择性表达
(3)PCR技术
(4)基因突变频率很低,在不大的族系人群中,在相同基因位点发生相同基因突变的几率更低
(5)
(6)隐性性状
(7)低密度脂蛋白 大量结合胆固醇从肝细胞向外周运输,影响肝对胆固醇的分解,积累在血管中
(8)RIr RIRⅡ
(9)
(10)18
解析
解:(1)曹鼎、曹腾是兄弟,其Y染色体均来自其父,完全相同.曹腾的Y染色体遗传给曹操,因此可以推论Y染色体是一致的.因此可以通过Y染色体的基因来推论曹腾与曹操的关系.
(2)由于体细胞均是由受精卵通过有丝分裂产生的,因此所有的体细胞遗传物质均相同,但是在细胞分化过程中,由于基因的选择性表达,导致不同组织细胞形态、结构和功能有很大的差异.
(3)生物工程技术中可以利用PCR技术对已知DNA分子进行扩增.
(4)基因突变频率很低,在不大的族系人群中,在相同基因位点发生相同基因突变的几率更低.
(5)从图2和图3中看出,限制酶EcoRI在DNA分子上有两个限制酶切割位点.但是当同时用EcoRI和HindⅢ两种方法切割时,发现200p.p的消失,出现了100p.p,说明HindⅢ酶在200p.p的中间有一个切割位点;700p.p的变成了420p.p和280p.p的两种片段,说明HindⅢ酶在700p.p的片段上有一个切割位点.
(6)图中可以看出,患病的1和2生了一个健康的5,因此确定健康为隐性性状.
(7)LDL是指低密度脂蛋白,其含量升高后,大量结合胆固醇从肝细胞向外周运输,影响肝对胆固醇的分解,积累在血管中,会导致高胆固醇血症.
(8)由于5号个体正常,基因型为rr,因此患轻度受体缺失的1号基因型为RIr,而3号个体两种病均患,故其基因型为RIRⅡ.
(9)10号与前妻均未表现LDL向细胞内转运困难的性状,但他们的孩子出现LDL向细胞内转运困难的性状,因此可确定该病为隐性遗传病,用aa表示;又由于人群中出现LDL向细胞内转运困难的FH患者的几率为,即aa为
,则a的基因频率为
,A的基因频率为
,因此表现型正常的妻子的基因为
AA或
Aa.10号个体的基因型为Aa,因此他与现任的妻子再生一个完全不带LDL向细胞内转运困难基因的孩子(AA)几率=
.
(10)对人类而言,2号染色体上相关胆固醇血症的基因型有AA、Aa、aa三种,19号染色体上相关胆固醇血症的基因型有RIRI、RⅡRⅡ、RIRⅡ、RIr、RⅡr、rr六种,因此人类可能出现的基因型种类有3×6=18种.
故答案为:
(1)Y 曹鼎、曹腾是兄弟,其Y染色体均来自其父,完全相同.曹腾的Y染色体遗传给曹操,因此可以推论Y染色体是一致的.
(2)基因在不同组织细胞选择性表达
(3)PCR技术
(4)基因突变频率很低,在不大的族系人群中,在相同基因位点发生相同基因突变的几率更低
(5)
(6)隐性性状
(7)低密度脂蛋白 大量结合胆固醇从肝细胞向外周运输,影响肝对胆固醇的分解,积累在血管中
(8)RIr RIRⅡ
(9)
(10)18
分析如图,回答下面的问题:
(1)图中A是______,F是______,B是______.
(2)一个G中含有______个E,在细胞有丝分裂的中期,G和E的比例是______.
(3)E的组成单位是图中的______.DNA结构多样性的原因是______决定的.
(4)DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成______结构.
正确答案
解:(1)图中A是含氮碱基,F是蛋白质,B是脱氧核糖.
(2)一个G染色体中含有1或2个EDNA,在细胞有丝分裂的中期,G染色体和EDNA的比例是1:2.
(3)EDNA的组成单位是图中的D脱氧核苷酸.DNA结构多样性的原因是D(脱氧核苷酸)的排列顺序决定的.
(4)DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构.
故答案为:
(1)含氮碱基 蛋白质 脱氧核糖
(2)1或2 1:2
(3)D D(脱氧核苷酸)的排列顺序
(4)双螺旋
解析
解:(1)图中A是含氮碱基,F是蛋白质,B是脱氧核糖.
(2)一个G染色体中含有1或2个EDNA,在细胞有丝分裂的中期,G染色体和EDNA的比例是1:2.
(3)EDNA的组成单位是图中的D脱氧核苷酸.DNA结构多样性的原因是D(脱氧核苷酸)的排列顺序决定的.
(4)DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构.
故答案为:
(1)含氮碱基 蛋白质 脱氧核糖
(2)1或2 1:2
(3)D D(脱氧核苷酸)的排列顺序
(4)双螺旋
(2015秋•清远期末)下列甲图中DNA分子有a和d两条链,将甲图中某一片段放大后如乙图所示,结合所学知识回答下列问题:
(1)构建DNA双螺旋结构模型的两位科学家是______.
(2)从甲图可看出DNA复制的方式是______,B是______酶.在绿色植物叶肉细胞中进行DNA复制的场所是______.
(3)请用文字写出乙图中7的名称______.从乙图可看出DNA分子的基本骨架由______交替连接而成.
(4)已知甲图中DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中a链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%.则在d链中,T和C分别占该链碱基总数的______、______.
(5)用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次.子代DNA中含有14N的DNA分子占______,复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸______个.
正确答案
解:(1)沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型.
(2)分析题图可知,DNA分子复制的方式是半保留复制;其中A是解旋酶,B是DNA聚合酶;绿色植物的叶肉细胞中,DNA分布在细胞核、线粒体、叶绿体中,因此线粒体、叶绿体、细胞核是DNA复制的场所.
(3)由题图可知,4是胸腺嘧啶碱基,5是脱氧核糖,6是磷酸,7是胸腺嘧啶脱氧核苷酸;从乙图可看出DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的.
(4)由于图中DNA分子的G+C=35.8%,因此双链DNA分子中,G=C=17.9%,A=T=32.1%,a链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则d链中的C=17.9%×2-17.1%=18.7^%,T=32.1%×2-32.9%=31.3%.
(5)由于DNA分子的复制是半保留复制,子代DNA是由模板链和子链组成,将用15N标记DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次.子代DNA都含有N14;该DNA分子含有100个碱基对,其中胞嘧啶是60个,则腺嘌呤是40个,DNA分子复制4次,形成了16个DNA分子,需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数是40×15=600个.
故答案为:
(1)沃森和克里克
(2)半保留复制 DNA聚合 细胞核、线粒体、叶绿体
(3)胸腺嘧啶脱氧核苷酸 脱氧核糖和磷酸
(4)31.3% 18.7%
(5)100% 600
解析
解:(1)沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型.
(2)分析题图可知,DNA分子复制的方式是半保留复制;其中A是解旋酶,B是DNA聚合酶;绿色植物的叶肉细胞中,DNA分布在细胞核、线粒体、叶绿体中,因此线粒体、叶绿体、细胞核是DNA复制的场所.
(3)由题图可知,4是胸腺嘧啶碱基,5是脱氧核糖,6是磷酸,7是胸腺嘧啶脱氧核苷酸;从乙图可看出DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的.
(4)由于图中DNA分子的G+C=35.8%,因此双链DNA分子中,G=C=17.9%,A=T=32.1%,a链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则d链中的C=17.9%×2-17.1%=18.7^%,T=32.1%×2-32.9%=31.3%.
(5)由于DNA分子的复制是半保留复制,子代DNA是由模板链和子链组成,将用15N标记DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次.子代DNA都含有N14;该DNA分子含有100个碱基对,其中胞嘧啶是60个,则腺嘌呤是40个,DNA分子复制4次,形成了16个DNA分子,需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数是40×15=600个.
故答案为:
(1)沃森和克里克
(2)半保留复制 DNA聚合 细胞核、线粒体、叶绿体
(3)胸腺嘧啶脱氧核苷酸 脱氧核糖和磷酸
(4)31.3% 18.7%
(5)100% 600
聚合酶链式反应(PCR技术)是在实验室中以少量样品DNA制备大量DNA的生化技术,反应系统中包括微量样品DNA、DNA聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及ATP等.反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板,故DNA数以指数方式扩增,其简要过程如图所示.
(1)某个DNA样品有1000个脱氧核苷酸,已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4,则经过PCR仪五次循环后,将产生个______DNA分子,其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少是______个.
(2)分别以不同生物的DNA样品为模板合成的各个新DNA之间存在差异,这些差异是______.
(3)由于DNA上的“遗传因子”基本都是符合孟德尔的遗传规律的,因此人类可以利用PCR技术合成的DNA进行亲子鉴定,其原理是:首先获取被测试者的DNA,并进行PCR扩增,取其中一样本DNA用限制性内切酶切成特定的小片段,放进凝胶内,用电泳推动DNA小片段分离,再使用特别的“探针”去寻找基因.相同的基因会凝聚在一起,然后利用特别的染料在X光下,便会显示由DNA探针凝聚于一起的黑色条码.每个人的条码一半与其母亲的条码吻合,另一半与其父亲的条码吻合.
①限制性内切酶能将DNA样品切成特定的小片段,这主要体现了酶的______.
A.专一性 B.高效性 C.多样性 D.作用条件温和
②.2002年6月,我国第一张18位点的“基因身份证明”在湖北武汉诞生.人的“基因身份证明”是否终身有效?______,理由是______.
(4)请指出PCR技术与转录过程的不同之处:______.(答出一点即可)
正确答案
解:(1)该DNA样品有1000个脱氧核苷酸,已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4,则另一条单链上碱基A:G:T:C=3:4:1:2,双链DNA中A:G:T:C=2:3:2:3,因此该DNA分子中含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为200个,五次循环后将产生25=32个DNA,需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目至少是(32-1)×200=6200个.
(2)不同生物的DNA样品为模板合成的各个新DNA之间存在差异,这些差异是样品DNA的碱基的数目、比例和排列顺序不同.
(3)①限制性内切酶能将DNA样品切成特定的小片段,体现了酶的作用具有专一性.由于同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的,所以它有高度的个体特异性和稳定性,从而说明人的“基因身份证明”是终身有效的.
(4)PCR过程与转录过程的三个不同点:
①模板不同,PCR以DNA的两条单链为模板,转录时以DNA的一条单链为模板;
②所用的原料不同,PCR原料为四种脱氧核苷酸,转录的原理是四种核糖核苷酸;
③催化反应的酶不同,PCR所用的酶是DNA聚合酶,转录所用的酶是RNA聚合酶.
故答案为:
(1)32 6200
(2)碱基的数目、比例和排列顺序不同
(3)①A ②是 因为同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的,所以它有高度的个体特异性和稳定性
(4)PCR技术以DNA的两条单链为模板合成子代DNA,转录以DNA的一条单链为模板合成RNA;PCR技术的原料为脱氧核苷酸,转录的原料是核糖核苷酸;二者反应时的催化酶不同
解析
解:(1)该DNA样品有1000个脱氧核苷酸,已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4,则另一条单链上碱基A:G:T:C=3:4:1:2,双链DNA中A:G:T:C=2:3:2:3,因此该DNA分子中含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为200个,五次循环后将产生25=32个DNA,需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目至少是(32-1)×200=6200个.
(2)不同生物的DNA样品为模板合成的各个新DNA之间存在差异,这些差异是样品DNA的碱基的数目、比例和排列顺序不同.
(3)①限制性内切酶能将DNA样品切成特定的小片段,体现了酶的作用具有专一性.由于同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的,所以它有高度的个体特异性和稳定性,从而说明人的“基因身份证明”是终身有效的.
(4)PCR过程与转录过程的三个不同点:
①模板不同,PCR以DNA的两条单链为模板,转录时以DNA的一条单链为模板;
②所用的原料不同,PCR原料为四种脱氧核苷酸,转录的原理是四种核糖核苷酸;
③催化反应的酶不同,PCR所用的酶是DNA聚合酶,转录所用的酶是RNA聚合酶.
故答案为:
(1)32 6200
(2)碱基的数目、比例和排列顺序不同
(3)①A ②是 因为同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的,所以它有高度的个体特异性和稳定性
(4)PCR技术以DNA的两条单链为模板合成子代DNA,转录以DNA的一条单链为模板合成RNA;PCR技术的原料为脱氧核苷酸,转录的原料是核糖核苷酸;二者反应时的催化酶不同
阅读下面材料,回答有关问题:
北京时间2013年4月20日8时02分四川省雅安市芦山县(北纬30.3,东经103.0)发生7.0级地震,造成巨大的人员罹难,事后罹难者的遗体辨认只能借助于DNA杂交技术.该方法是从遗体和死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取DNA,在一定温度下,水浴共热,使DNA氢键断裂,双链打开.若两份DNA样本来自同一个体,在温度降低时,两份样本的DNA单链通过氢键连接在一起;若不是来自同一个体.则在两份样本中DNA单链在一定程度上不能互补.DNA杂交技术就能通过这一过程对面目全非的遗体进行辨认.
(1)人体DNA的主要载体是______,DNA分子的复制方式是______,碱基的特定排列顺序构成DNA分子结构的______性.
(2)若已知DNA的一条单链的碱基组成是ATGGCAT,则与它互补的另一条单链的碱基组成是______;为保证实验的准确性,需要较多的DNA样品,这可以通过PCR技术使DNA分子大量复制,若一个DNA分子中,腺嘌呤含量为15%,复制所用的原料均为3H标记的脱氧核苷酸,经四次复制后,不含3H的DNA单链占全部DNA单链的______,子代DNA分子中胞嘧啶的比例为______.
(3)下表所示为分别从遗体和死者生前的生活用品中提取的三条相同染色体、同一区段DNA单链的碱基序列,根据碱基配对情况,A、B、C三组DNA中不是同一人的是______;判断的理 由:______.
(4)DNA杂交技术同样可以用于两物种亲缘关系的判断,若两个物种的DNA样本经处理后形成的杂合DNA区段越少,则两物种的亲缘关系______,杂合DNA区段越多,则两物种的亲缘关系______.
正确答案
解:(1)人体DNA主要分布在细胞核中,并与蛋白质结合形成染色体,因此人体DNA的主要载体是染色体;DNA分子的复制方式是半保留复制;DNA分子的特异性是指碱基的特定排列顺序.
(2)若已知DNA的一条单链的碱基组成是ATGGCAT,根据碱基互补配对原则,与它互补的另一条单链的碱基组成是TACCGTA;若一个DNA分子中,腺嘌呤含量为15%,根据碱基互补配对原则,该DNA分子中胞嘧啶的含量为50%-15%=35%;若一个DNA分子复制所用的原料均为3H标记的脱氧核苷酸,经四次复制后可得到24=16个子代DNA分子,根据DNA半保留复制特点,不含3H的DNA单链占全部DNA单链的比例为.
(3)观察表中给出的碱基序列,可以发现A组和B组的能够互相配对,只有C组不能,所以C组不是取自同一个人.
(4)两个物种的DNA样本经处理后形成的杂合DNA区段越少,则两物种的亲缘关系越远,杂合DNA区段越多,则两物种的亲缘关系越近.
故答案为:
(1)染色体 半保留复制 特异性
(2)TACCGTA 35%
(3)C组 观察表中给出的碱基序列,可以发现A组和B组的能够互相配对,只有C组不能,所以C组不是取自同一个人
(4)越远 越近
解析
解:(1)人体DNA主要分布在细胞核中,并与蛋白质结合形成染色体,因此人体DNA的主要载体是染色体;DNA分子的复制方式是半保留复制;DNA分子的特异性是指碱基的特定排列顺序.
(2)若已知DNA的一条单链的碱基组成是ATGGCAT,根据碱基互补配对原则,与它互补的另一条单链的碱基组成是TACCGTA;若一个DNA分子中,腺嘌呤含量为15%,根据碱基互补配对原则,该DNA分子中胞嘧啶的含量为50%-15%=35%;若一个DNA分子复制所用的原料均为3H标记的脱氧核苷酸,经四次复制后可得到24=16个子代DNA分子,根据DNA半保留复制特点,不含3H的DNA单链占全部DNA单链的比例为.
(3)观察表中给出的碱基序列,可以发现A组和B组的能够互相配对,只有C组不能,所以C组不是取自同一个人.
(4)两个物种的DNA样本经处理后形成的杂合DNA区段越少,则两物种的亲缘关系越远,杂合DNA区段越多,则两物种的亲缘关系越近.
故答案为:
(1)染色体 半保留复制 特异性
(2)TACCGTA 35%
(3)C组 观察表中给出的碱基序列,可以发现A组和B组的能够互相配对,只有C组不能,所以C组不是取自同一个人
(4)越远 越近
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