【步步高】2022届高考生物一轮考能专项突破6碱基互补配对原则的相关计算

[重点题型研析6——碱基互补配对原则的相关计算典例剖析　某基因含有2000个碱基对，其中腺嘌呤占21%，由此不能得出(　　)A．该基因中G占29%，C有1160个B．该基因转录形成的RNA分子中U占21%C．该基因复制3次需要5880个胸腺嘧啶脱氧核苷酸D．该基因转录的模板链中(A＋T)占该链的42%解析　根据碱基互补配对原则，A%＝T%＝21%，C%＝G%＝29%，故该基因中C有1160个。由于该基因转录时以一条链为模板，故形成的RNA分子中U的比例是不定的，但该基因转录的模板链中(A＋T)占该链的42%。该基因复制3次需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为4000×21%×(23－1)＝5880(个)答案　B技法点拨1．与碱基互补配对原则相关的计算(1)“双链中，不配对的两碱基之和的比值为1”。具体表达式为(A＋C)/(T＋G)＝1(将A＝T、C＝G代入上式即可证明)。(2)“DNA的两条互补链中，不配对的两碱基和的比值互为倒数”。具体表达式为[α链的(A＋C)/(T＋G)]·[β链的(A＋C)/(T＋G)]＝1。(3)“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。具体表达式为α链的(A＋T)/(C＋G)＝β链的(A＋T)/(C＋G)＝双链的(A＋T)/(C＋G)。2．与DNA半保留复制相关的计算(1)双链DNA复制n次，形成的子代DNA分子中，含亲代DNA单链的子代DNA总是2个，占子代DNA总数的比例为2/2n，亲代DNA的单链占所有单链的1/2n。(2)某DNA分子中含某碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·(2n－1)，第n次复制需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2n－1。3．基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算(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，则(A＋T)总%＝(A＋U)mRNA%。(2)设mRNA上有n个密码子，不考虑终止密码子，因mRNA上的密码子都决定一个氨基酸，需要一个对应的tRNA分子参与连接。所以，密码子的数量∶tRNA的数量∶氨基酸的数量＝n∶n∶n。(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约为mRNA中碱基数目的1/3，约是双链DNA中碱基数目的1/6。即在转录和翻译过程中，基因中的碱基数(指双链)、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比约为6∶3∶1。跟踪训练　-6-\n1．已知某RNA分子中腺嘌呤占全部碱基的17%，尿嘧啶占21%，则转录形成该RNA的基因中嘌呤碱基所占比例为(　　)A．17%B．21%C．无法确定D．50%答案　D解析　由题意可知，转录形成该RNA的模板链中(G＋C)%＝62%，(A＋T)%＝38%，由于一条链中(G＋C)、(A＋T)的比例和整个DNA分子中(G＋C)、(A＋T)的比例相等，所以DNA分子中(G＋C)%＝62%，(A＋T)%＝38%，且DNA分子中A＝T，G＝C，所以整个DNA分子中(A＋G)所占比例为50%。2．关于如图所示DNA分子的叙述，正确的是(　　)A．限制酶作用于①部位，DNA连接酶作用于③部位B．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋T)/(G＋C)的比例上C．若该DNA分子中A为p个，占全部碱基的n/m(m>2n)，则G的个数为(pm/2n)－pD．把该DNA分子放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA分子占3/4答案　C解析　限制酶和DNA连接酶都作用于①部位；该DNA的特异性不表现在碱基种类上，因为DNA中的碱基只有4种；把该DNA分子放在含15N的培养基中复制两代，子代DNA分子都含有15N。3．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是(　　)①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m②碱基之间的氢键数为③一条链中A＋T的数量为n④G的数量为m－nA．①②③④B．②③④C．③④D．①②③答案　D解析　①的等量关系容易判断；对于②，须知G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故氢键数为：2n＋3×＝；③因A＋T的总量为2n，故一条链中的A＋T的数量应为n；④中计算G的数量有误，应为＝－n。实验技能突破6——同位素示踪法在生物实践中的应用技能归纳1．同位素示踪法-6-\n是利用放射性示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法。2．方法应用实验目的标记物标记物转移情况实验结论研究光合作用过程中物质的利用HOHO→18O2在光合作用反应物HO中的O以O2的形式放出，CO2中的C用于合成有机物14CO214CO2→14C3→(14CH2O)探究生物的遗传物质亲代噬菌体中的32P(DNA)、35S(蛋白质)子代噬菌体检测到放射性32P，未检测到35SDNA是遗传物质验证DNA的复制方式亲代双链用15N标记亲代DNA→子一代DNA的一条链含15NDNA的复制方式为半保留复制研究分泌蛋白的合成和分泌过程3H核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜各种细胞器既有明确的分工，相互之间又协调配合典例剖析　用同位素标记技术追踪研究物质的转移变化途径是生物科学研究的重要手段之一。下列相关的应用及结果错误的是(　　)A．小白鼠吸入18O2后呼出的CO2不会含有18O，但尿液中会含有HOB．用含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的营养液培养洋葱的根尖，可以在细胞核和线粒体内检测到较强的放射性，而在核糖体处检测不到C．将15N标记的DNA置于含14N标记的脱氧核苷酸的培养液中进行复制，经密度梯度离心后可以分析得出DNA具有半保留复制的特点D．要得到含32P的噬菌体，必须先用含32P的培养基培养细菌解析　小鼠吸入的18O2首先参与有氧呼吸的第三阶段，形成HO，如果HO接着参与有氧呼吸的第二阶段，则会产生C18O2，故呼出的CO2中可能含有18O，故A错误；根尖分生区细胞进行有丝分裂，细胞核和线粒体中DNA的复制会消耗含有放射性同位素的脱氧核苷酸，而核糖体不含DNA，故B正确；DNA复制一次经密度梯度离心后可得到中带，DNA复制两次经密度梯度离心后可得到中带和轻带，故而可推导出DNA具有半保留复制的特点，故C正确；病毒营寄生生活，不能在培养基上繁殖，所以要标记病毒首先应标记细菌，故D正确。答案　A即时巩固1．如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的标记元素为(　　)A．在外壳中找到15N和35SB．在DNA中找到15N和32PC．在外壳中找到15ND．在DNA中找到15N、32P和35S-6-\n答案　B解析　用15N、32P和35S共同标记噬菌体，15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的核酸，35S标记了噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面，核酸进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌中的原料合成子代噬菌体的核酸，由于DNA复制的方式为半保留复制，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。2．将大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中培养后，再转移到含有14N的普通培养液中培养，8小时后提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占总DNA的比例为1/16，则大肠杆菌的分裂周期是(　　)A．2小时B．4小时C．1.6小时D．1小时答案　C解析　DNA是半保留复制，1个DNA分子复制后其两条链存在于2个DNA分子中，由题意可知，1个DNA分子经过连续复制，得出含15N的DNA分子占总DNA分子的比例为1/16，因此共得到32个DNA分子，说明经过了5次复制，每一次的复制时间就是1.6小时。3．若用32P标记“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是(　　)A．中期是46和46、后期是92和46B．中期是46和46、后期是92和92C．中期是46和23、后期是92和23D．中期是46和23、后期是46和23答案　A解析　有丝分裂中期、后期染色体条数的分析：“类胚胎干细胞”来自人体，人体的一个正常细胞中含有的染色体条数为46，有丝分裂过程中只有后期染色体加倍(92)，其他时期染色体条数与体细胞都相同(46)，故无论经过几次分裂，在有丝分裂中期染色体条数都是46，后期染色体条数都是92。有丝分裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂完成时，只有1/2的DNA分子被32P标记；中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开的染色单体上，其中有1条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记。-6-\n热点专项聚焦6——例谈利用图解法解决标记的DNA分子随染色体的去向问题典例剖析1　用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中被32P标记的染色体数是(　　)A．0条B．10C．20条D．40条解析　玉米体细胞进行有丝分裂，在有丝分裂过程中，每条染色体的行为都是独立的，而且是一致的。因此用一条染色体的变化就能体现有丝分裂过程中染色体的变化特点，则题目中玉米体细胞两次有丝分裂过程中染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析。由图可知，第二次分裂后期，一条染色体的着丝点分裂后形成的两条染色体，一条被标记(其实质是该染色体的DNA分子上有一条链被标记)，另一条未被标记，各占一半。由于有丝分裂过程中每条染色体的变化都相同，玉米体细胞中含20条染色体，在第二次分裂后期，一个玉米细胞中共有40条染色体，则被标记的染色体是20条，答案选C。答案　C变式体验1　小鼠体细胞含40条染色体。将小鼠的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，然后将其放入被32P标记的培养液中培养。当杂交瘤细胞进入有丝分裂后期时，其含有的被32P标记的染色体条数是(　　)A．40B．80C．120D．160答案　D解析　小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞的染色体数为40＋40＝80条，然后放入被32P标记的培养液中培养，所以当其进入有丝分裂后期时，其含有的被32P标记的染色体条数是160条。典例剖析2　果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有15N的精子数占(　　)A．1/16B．1/8C．1/4D．1/2-6-\n解析　减数分裂过程中，同源染色体要发生联会和分离现象，因此要体现减数分裂过程中染色体中DNA的变化，至少要画出一对同源染色体。果蝇中一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，即果蝇4对同源染色体中有3对未标记(画图时可略去)，另一对同源染色体中有一条染色体上的DNA分子用15N标记，则该精原细胞进行正常减数分裂形成精细胞时，染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析。结合上图分析，观察产生的4个精细胞，答案选D。答案　D变式体验2　若一个精原细胞的一对同源染色体的DNA分子用15N标记，该细胞经正常减数分裂产生的4个精细胞中，含标记DNA分子的精细胞所占的比例为(　　)A．25%B．50%C．75%D．100%答案　D-6-