论文部分内容阅读
一、DNA结构的计算
DNA结构的计算主要是围绕DNA中碱基的数目及比例进行的计算。DNA一般是双链，含氮碱基排列在内侧，A与T配对，C与G配对，遵循碱基互补配对原则，所以在含氮碱基的数量上A=T，C=G。
例1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：按照碱基互补配对原则，A=T，C=G，所以A+G=T+C=50%，此题中G占23%，故A=50%-23%=27%。
答案：27%
规律1：DNA双链分子中，凡是不能配对的两个碱基之和占所有碱基总数的50%。
例2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链中是多少？
解析：根据碱基互补配对原则，这条链上的A与另一条链上的T相等，其它碱基也一样，所以这条链上的（A+G）/（T+C）的比值与另条链上（T+C）/（A+G）的比值相同，所以另条链上（A+G）/（T+C）=2.5。
答案：2.5
规律2：在一条链中，不能够配对的两个碱基之和与另外两个不能配对碱基之和的比值为b，则另外一条链中这个比值为1/b。
例3、若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链中是多少？
解析：根据碱基互补配对原则，这条链上的A与另一条链上的T相等，其它碱基也一样，所以这条链上的（A+T）/（G+C）的比值与另条链上（T+A）/（C+G）的比值相同，所以另条链上（A+T）/（G+C）=0.4。
答案：0.4
规律3：在一条链中，能够配对的两个碱基之和与另外两个能配对碱基之和的比值为a，则另外一条链中这个比值也为a。
例4、从某生物组织中提取DNA进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ，又知DNA的一条链（H链）所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 （ ）
A、26% B、24% C、14%D、11%
解析：DNA分子中G与C之和占全部碱基数的46%，按照DNA的结构特点，单链中的G与C之和占该单链碱基数的比值也为46%，H链中G与C之和占46%、A占28%，所以H链中的T占26%，与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链碱基数为26%。
答案：A
规律4：在一条链中，能够配对的两个碱基占该单链所有碱基之和的比值为m，则另外一条链中这个比值为m，双链中，这个比值也为m。
例5、某DNA分子的一条链中A与G之和占该链碱基之和的23%，互补链中A与G之和占单链碱基之和的比值是多少？
解析：此单链中的A与互补链中的T相等，此单链中的G与互补链中的C相等，所以此单链中A与G之和占该链碱基之和为23%，互补链中T与C之和占单链碱基之和为23%，互补链中A与G之和占单链碱基之和的比值位77%。
答案：77%
规律5：在一条链中，不能够配对的两个碱基之和占该单链所有碱基之和的比值为n，则另外一条链中这个比值为1—n。
二、DNA复制的计算
DNA复制是以DNA的两条链为模板，以脱氧核糖核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成子链，这样一个DNA形成了两个完全一样的DNA。在子代DNA的两条链中，一条为原来的母链，一条为新合成的子链，把这种复制称为半保留复制。围绕DNA复制的计算试题中，有对半保留复制的特点考查的，有对原料消耗多少考查的，其中最难的是和细胞分裂相结合考查DNA的复制。
例1、将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其连续复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脫氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是。
解析：用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则产生的DNA分子共有23=8个，共有16条脱氧核苷酸链，其中含有15N的DNA分子有2个，含有14N的DNA分子有8个，含有15N的脱氧核苷酸链有2条.因此，连续复制三次，含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是1/4、1、1/8。
答案：1/4、1、1/8
例2、把培养在含轻氮（14N）环境中的一细菌，转移到含重氮（15N）环境中培养相当于复制一轮的时间，然后取一细菌放回原环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，细菌DNA组成分析表明（ ）
A.3/4轻氮型、1/4中间型 B.1/4轻氮型、3/4中间型
C.1/8中间型、1/8轻氮型 D.1/2轻氮型、1/2中间型
解析：轻氮（14N）环境中的一个细菌转移到重氮（15N）环境中培养相当于复制一轮的时间后，DNA分子全为15N/14N，然后取一细菌再返回轻氮（14N）环境中培养复制两次，产生4个DNA分子，3/4轻氮型、1/4中间型。
答案：A
规律1：假设将一个全部被15N标记的DNA分子（0代）转移到含14N的培养基中培养n代，结果如下：
（1）DNA分子数：①子代DNA分子总数=2n 个；②含15N的DNA分子数=2个；③含14N的DNA分子数=2n个；④只含15N的DNA分子数=0个；⑤只含14N的DNA分子数=（2n -2）个。
（2）脱氧核苷酸链数：①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1 条；②含15N的脱氧核苷酸链数=2条；③含14N脱氧核苷酸链数=（2n+1-2）条。 例3、某个DNA片段由500对碱基组成，A+T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（ ）
A.330 B.660 C.990 D.1320
解析：A+T占碱基总数的34%，C+G占碱基总数的66%，C=G=33%，DNA分子中C的个数=1000×33%=330。复制两次形成4个DNA分子，由于DNA的复制为半保留复制，所以消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（4-1）×330=990。
答案：C
规律2：1个DNA分子，经过n次复制，需要某种脱氧核苷酸的数量为（2n-1）·m（m为1个该DNA分子中含有该脱氧核苷酸的数量）。
例4、某DNA分子中共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子第3次复制，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（ ）
A.7（a-m） B.2（a-2m） C.7（1/2a-m） D.8（2a-m）
解析：此DNA分子中，C=G=m，A=T=（a-2m）/2，第3次复制，DNA从4个变成8个，根据半保留复制的特点，只消耗4个DNA对应的原料，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（a-2m）/2×4=2（a-2m）。
答案：B
规律3：1个DNA分子，第n次复制，需要某种脱氧核苷酸的数量为2n-1·m（m为1个该DNA分子中含有该脱氧核苷酸的数量）。
例5、用 32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入含31P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数和被32P标记的染色体数分别是（ ）
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
解析：根据题意，用32P标记DNA分子的双链，在第一次细胞分裂中，相当于DNA进行了一次复制，此时每一个染色体含有两条染色单体，即两个DNA分子，每个DNA分子中的一条链有放射性32P。进行第二次细胞分裂，等于新产生的两个子细胞再复制一次，到达中期时的每个染色体含有两个DNA分子，其中一个DNA分子中的一条链有放射性32P，另一个DNA上没有，但就整个染色体来说，仍然有放射性。到了后期，着丝点分裂，染色单体分开变成染色体，染色体数目加倍，而具有放射性32P的染色体仍只有20条。
答案：A
技巧：绘图法
绘制有丝分裂过程图。见图一 ②绘制减数分裂过程图。见图二
3.基因表达的计算
基因的表达包括转录和翻译，转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，以核糖核苷酸为原料，合成RNA的过程；mRNA上三个相邻的碱基是一个密码子，一个密码子（除终止密码子）对应一个氨基酸，氨基酸的数目和参与转运的tRNA的数目相同，所以，此过程涉及DNA上的碱基数、mRNA上的碱基数、氨基酸数及tRNA数的计算。
例1、某一个双链DNA分子含20%的A和T（总和），那么由它转录成的mRNA中G、C之和占该mRNA分子的（ ）
A.40% B.80% C.60% D.20%
解析：雙链DNA分子含20%的A和T（总和），转录的模板链中A和T之和占该链的比例也是20%，mRNA中A与U之和占mRNA碱基的20%，G、C之和占该mRNA分子的80%。
答案：B
例2、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为（ ）
A.33、11 B.36、12 C.12、36 D.11、36
解析：这段多肽含11个肽键，共12个氨基酸，在不考虑终止密码子的情况下，mRNA分子至少含有的碱基个数36，，12个氨基酸需要12个tRNA转运。
答案：B
规律：1.转录时，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA中碱基数目是DNA中碱基数目的一半，且DNA模板链中A+T（或C+G）与mRNA中A+U（或C+G）相等。
2.mRNA上除终止密码子外，一个密码子都决定一个氨基酸，需要一个对应的tRNA分子转运氨基酸，所以，不考虑终止密码子的情况下，密码子的数量=氨基酸的数量=tRNA的数量。
3.翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA中碱基数目的1/6。即在基因控制蛋白质的合成过程中，DNA、mRNA、蛋白质三者的基本组成单位脱氧核苷酸（或碱基）、核糖核苷酸（或碱基）、氨基酸的数量比例关系为6∶3∶1。
DNA结构的计算主要是围绕DNA中碱基的数目及比例进行的计算。DNA一般是双链，含氮碱基排列在内侧，A与T配对，C与G配对，遵循碱基互补配对原则，所以在含氮碱基的数量上A=T，C=G。
例1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
解析：按照碱基互补配对原则，A=T，C=G，所以A+G=T+C=50%，此题中G占23%，故A=50%-23%=27%。
答案：27%
规律1：DNA双链分子中，凡是不能配对的两个碱基之和占所有碱基总数的50%。
例2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链中是多少？
解析：根据碱基互补配对原则，这条链上的A与另一条链上的T相等，其它碱基也一样，所以这条链上的（A+G）/（T+C）的比值与另条链上（T+C）/（A+G）的比值相同，所以另条链上（A+G）/（T+C）=2.5。
答案：2.5
规律2：在一条链中，不能够配对的两个碱基之和与另外两个不能配对碱基之和的比值为b，则另外一条链中这个比值为1/b。
例3、若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链中是多少？
解析：根据碱基互补配对原则，这条链上的A与另一条链上的T相等，其它碱基也一样，所以这条链上的（A+T）/（G+C）的比值与另条链上（T+A）/（C+G）的比值相同，所以另条链上（A+T）/（G+C）=0.4。
答案：0.4
规律3：在一条链中，能够配对的两个碱基之和与另外两个能配对碱基之和的比值为a，则另外一条链中这个比值也为a。
例4、从某生物组织中提取DNA进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ，又知DNA的一条链（H链）所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 （ ）
A、26% B、24% C、14%D、11%
解析：DNA分子中G与C之和占全部碱基数的46%，按照DNA的结构特点，单链中的G与C之和占该单链碱基数的比值也为46%，H链中G与C之和占46%、A占28%，所以H链中的T占26%，与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链碱基数为26%。
答案：A
规律4：在一条链中，能够配对的两个碱基占该单链所有碱基之和的比值为m，则另外一条链中这个比值为m，双链中，这个比值也为m。
例5、某DNA分子的一条链中A与G之和占该链碱基之和的23%，互补链中A与G之和占单链碱基之和的比值是多少？
解析：此单链中的A与互补链中的T相等，此单链中的G与互补链中的C相等，所以此单链中A与G之和占该链碱基之和为23%，互补链中T与C之和占单链碱基之和为23%，互补链中A与G之和占单链碱基之和的比值位77%。
答案：77%
规律5：在一条链中，不能够配对的两个碱基之和占该单链所有碱基之和的比值为n，则另外一条链中这个比值为1—n。
二、DNA复制的计算
DNA复制是以DNA的两条链为模板，以脱氧核糖核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成子链，这样一个DNA形成了两个完全一样的DNA。在子代DNA的两条链中，一条为原来的母链，一条为新合成的子链，把这种复制称为半保留复制。围绕DNA复制的计算试题中，有对半保留复制的特点考查的，有对原料消耗多少考查的，其中最难的是和细胞分裂相结合考查DNA的复制。
例1、将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其连续复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脫氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是。
解析：用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则产生的DNA分子共有23=8个，共有16条脱氧核苷酸链，其中含有15N的DNA分子有2个，含有14N的DNA分子有8个，含有15N的脱氧核苷酸链有2条.因此，连续复制三次，含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是1/4、1、1/8。
答案：1/4、1、1/8
例2、把培养在含轻氮（14N）环境中的一细菌，转移到含重氮（15N）环境中培养相当于复制一轮的时间，然后取一细菌放回原环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，细菌DNA组成分析表明（ ）
A.3/4轻氮型、1/4中间型 B.1/4轻氮型、3/4中间型
C.1/8中间型、1/8轻氮型 D.1/2轻氮型、1/2中间型
解析：轻氮（14N）环境中的一个细菌转移到重氮（15N）环境中培养相当于复制一轮的时间后，DNA分子全为15N/14N，然后取一细菌再返回轻氮（14N）环境中培养复制两次，产生4个DNA分子，3/4轻氮型、1/4中间型。
答案：A
规律1：假设将一个全部被15N标记的DNA分子（0代）转移到含14N的培养基中培养n代，结果如下：
（1）DNA分子数：①子代DNA分子总数=2n 个；②含15N的DNA分子数=2个；③含14N的DNA分子数=2n个；④只含15N的DNA分子数=0个；⑤只含14N的DNA分子数=（2n -2）个。
（2）脱氧核苷酸链数：①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1 条；②含15N的脱氧核苷酸链数=2条；③含14N脱氧核苷酸链数=（2n+1-2）条。 例3、某个DNA片段由500对碱基组成，A+T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（ ）
A.330 B.660 C.990 D.1320
解析：A+T占碱基总数的34%，C+G占碱基总数的66%，C=G=33%，DNA分子中C的个数=1000×33%=330。复制两次形成4个DNA分子，由于DNA的复制为半保留复制，所以消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（4-1）×330=990。
答案：C
规律2：1个DNA分子，经过n次复制，需要某种脱氧核苷酸的数量为（2n-1）·m（m为1个该DNA分子中含有该脱氧核苷酸的数量）。
例4、某DNA分子中共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子第3次复制，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（ ）
A.7（a-m） B.2（a-2m） C.7（1/2a-m） D.8（2a-m）
解析：此DNA分子中，C=G=m，A=T=（a-2m）/2，第3次复制，DNA从4个变成8个，根据半保留复制的特点，只消耗4个DNA对应的原料，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（a-2m）/2×4=2（a-2m）。
答案：B
规律3：1个DNA分子，第n次复制，需要某种脱氧核苷酸的数量为2n-1·m（m为1个该DNA分子中含有该脱氧核苷酸的数量）。
例5、用 32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入含31P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数和被32P标记的染色体数分别是（ ）
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
解析：根据题意，用32P标记DNA分子的双链，在第一次细胞分裂中，相当于DNA进行了一次复制，此时每一个染色体含有两条染色单体，即两个DNA分子，每个DNA分子中的一条链有放射性32P。进行第二次细胞分裂，等于新产生的两个子细胞再复制一次，到达中期时的每个染色体含有两个DNA分子，其中一个DNA分子中的一条链有放射性32P，另一个DNA上没有，但就整个染色体来说，仍然有放射性。到了后期，着丝点分裂，染色单体分开变成染色体，染色体数目加倍，而具有放射性32P的染色体仍只有20条。
答案：A
技巧：绘图法
绘制有丝分裂过程图。见图一 ②绘制减数分裂过程图。见图二
3.基因表达的计算
基因的表达包括转录和翻译，转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，以核糖核苷酸为原料，合成RNA的过程；mRNA上三个相邻的碱基是一个密码子，一个密码子（除终止密码子）对应一个氨基酸，氨基酸的数目和参与转运的tRNA的数目相同，所以，此过程涉及DNA上的碱基数、mRNA上的碱基数、氨基酸数及tRNA数的计算。
例1、某一个双链DNA分子含20%的A和T（总和），那么由它转录成的mRNA中G、C之和占该mRNA分子的（ ）
A.40% B.80% C.60% D.20%
解析：雙链DNA分子含20%的A和T（总和），转录的模板链中A和T之和占该链的比例也是20%，mRNA中A与U之和占mRNA碱基的20%，G、C之和占该mRNA分子的80%。
答案：B
例2、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为（ ）
A.33、11 B.36、12 C.12、36 D.11、36
解析：这段多肽含11个肽键，共12个氨基酸，在不考虑终止密码子的情况下，mRNA分子至少含有的碱基个数36，，12个氨基酸需要12个tRNA转运。
答案：B
规律：1.转录时，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA中碱基数目是DNA中碱基数目的一半，且DNA模板链中A+T（或C+G）与mRNA中A+U（或C+G）相等。
2.mRNA上除终止密码子外，一个密码子都决定一个氨基酸，需要一个对应的tRNA分子转运氨基酸，所以，不考虑终止密码子的情况下，密码子的数量=氨基酸的数量=tRNA的数量。
3.翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA中碱基数目的1/6。即在基因控制蛋白质的合成过程中，DNA、mRNA、蛋白质三者的基本组成单位脱氧核苷酸（或碱基）、核糖核苷酸（或碱基）、氨基酸的数量比例关系为6∶3∶1。