碱基互补配对原则的相关计算 典例剖析 某基因含有2 000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1 160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5 880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1 160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
3为4 000×21%×(2-1) =5 880(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,
n n 占子代DNA 总数的比例为2/2,亲代DNA 的单链占所有单链的1/2。
n (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·(2-
n -11) ,第n 次复制需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2。
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
1. 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 ( ) 1
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 ) -p
1515D .把该DNA 分子放在含N 的培养液中复制两代,子代中含N 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
15为DNA 中的碱基只有4种;把该DNA 分子放在含N 的培养基中复制两代,子代DNA 分
15子都含有N 。
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=m
3m -2n 2
③一条链中A +T 的数量为n
④G的数量为m -n
A .①②③④ B .②③④ C .③④ D .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
-3m -2n 成2个氢键,故氢键数为:2n +3×=;③因A +T 的总量为2n ,故一22
m -2n m 条链中的A +T 的数量应为n ;④中计算G =-n 。 22
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
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。
一。下列相关的应用及结果错误的是 ( )
181818A .小白鼠吸入O 2后呼出的CO 2不会含有O ,但尿液中会含有H 2O
3B .用含有H 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
1514C .将N 标记的DNA 置于含N 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
2
D .要得到含P 的噬菌体,必须先用含P 的培养基培养细菌
181818解析 小鼠吸入的O 2首先参与有氧呼吸的第三阶段,形成H 2O ,如果H 2O 接着参与有
1818氧呼吸的第二阶段,则会产生C O 2,故呼出的CO 2中可能含有O ,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
1532351. 如果用N 、P 、S 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 ( )
1535A .在外壳中找到N 和S
1532B .在DNA 中找到N 和P
15C .在外壳中找到N
153235D .在DNA 中找到N 、P 和S
答案 B
1532351532解析 用N 、P 和S 共同标记噬菌体,N 标记了噬菌体的DNA 和蛋白质外壳,P 标
35记了噬菌体的核酸,S 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15323515到N 和P 标记的DNA ,不能找到S 和N 标记的蛋白质。
15142. 将大肠杆菌在含有N 标记的NH 4Cl 培养液中培养后,再转移到含有N 的普通培养液中
15培养,8小时后提取DNA 进行分析,得出含N 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
15意可知,1个DNA 分子经过连续复制,得出含N 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。
32323. 若用P 标记“类胚胎干细胞”的DNA 分子双链,再将这些细胞转入不含P 的培养液中
32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P 标记的染
色体条数分别是 ( )
A .中期是46和46、后期是92和46
B .中期是46和46、后期是92和92
C .中期是46和23、后期是92和23
D .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
32条数都是46,后期染色体条数都是92。有丝分裂中期、后期被P 标记的染色体条数的
3232分析:以1个DNA 分子为例,双链被P 标记,转入不含P 的培养液中培养,由于DNA
32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P 标
32记;第二次有丝分裂完成时,只有1/2的DNA 分子被P 标记;中期时,染色单体没有
32分开,而这2条没有分开的染色单体上,其中有1条被P 标记,导致整条染色体也被
32P 标记。
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P 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
3232不含P 的培养基中培养,在第二次细胞分裂的后期,一个细胞中被P 标记的染色体数 3 323232
是
A .0条 B .10 C .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
32成杂交瘤细胞,然后将其放入被P 标记的培养液中培养。当杂交瘤细胞进入有丝分裂
32后期时,其含有的被P 标记的染色体条数是 ( )
A .40 B .80 C .120 D .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
32=80条,然后放入被P 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
32的被P 标记的染色体条数是160条。
15典例剖析2 果蝇一个精原细胞中的一个核DNA 分子用N 标记,在正常情况下,其减数分
15裂形成的精子中,含有N 的精子数占 ( )
A .1/16 B.1/8 C.1/4 D.1/2 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
15DNA 分子用N 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
15同源染色体中有一条染色体上的DNA 分子用N 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
15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N 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
4
碱基互补配对原则的相关计算 典例剖析 某基因含有2 000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1 160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5 880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1 160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
3为4 000×21%×(2-1) =5 880(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,
n n 占子代DNA 总数的比例为2/2,亲代DNA 的单链占所有单链的1/2。
n (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·(2-
n -11) ,第n 次复制需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2。
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
1. 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 ( ) 1
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 ) -p
1515D .把该DNA 分子放在含N 的培养液中复制两代,子代中含N 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
15为DNA 中的碱基只有4种;把该DNA 分子放在含N 的培养基中复制两代,子代DNA 分
15子都含有N 。
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=m
3m -2n 2
③一条链中A +T 的数量为n
④G的数量为m -n
A .①②③④ B .②③④ C .③④ D .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
-3m -2n 成2个氢键,故氢键数为:2n +3×=;③因A +T 的总量为2n ,故一22
m -2n m 条链中的A +T 的数量应为n ;④中计算G =-n 。 22
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
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。
一。下列相关的应用及结果错误的是 ( )
181818A .小白鼠吸入O 2后呼出的CO 2不会含有O ,但尿液中会含有H 2O
3B .用含有H 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
1514C .将N 标记的DNA 置于含N 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
2
D .要得到含P 的噬菌体,必须先用含P 的培养基培养细菌
181818解析 小鼠吸入的O 2首先参与有氧呼吸的第三阶段,形成H 2O ,如果H 2O 接着参与有
1818氧呼吸的第二阶段,则会产生C O 2,故呼出的CO 2中可能含有O ,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
1532351. 如果用N 、P 、S 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 ( )
1535A .在外壳中找到N 和S
1532B .在DNA 中找到N 和P
15C .在外壳中找到N
153235D .在DNA 中找到N 、P 和S
答案 B
1532351532解析 用N 、P 和S 共同标记噬菌体,N 标记了噬菌体的DNA 和蛋白质外壳,P 标
35记了噬菌体的核酸,S 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15323515到N 和P 标记的DNA ,不能找到S 和N 标记的蛋白质。
15142. 将大肠杆菌在含有N 标记的NH 4Cl 培养液中培养后,再转移到含有N 的普通培养液中
15培养,8小时后提取DNA 进行分析,得出含N 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
15意可知,1个DNA 分子经过连续复制,得出含N 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。
32323. 若用P 标记“类胚胎干细胞”的DNA 分子双链,再将这些细胞转入不含P 的培养液中
32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P 标记的染
色体条数分别是 ( )
A .中期是46和46、后期是92和46
B .中期是46和46、后期是92和92
C .中期是46和23、后期是92和23
D .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
32条数都是46,后期染色体条数都是92。有丝分裂中期、后期被P 标记的染色体条数的
3232分析:以1个DNA 分子为例,双链被P 标记,转入不含P 的培养液中培养,由于DNA
32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P 标
32记;第二次有丝分裂完成时,只有1/2的DNA 分子被P 标记;中期时,染色单体没有
32分开,而这2条没有分开的染色单体上,其中有1条被P 标记,导致整条染色体也被
32P 标记。
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P 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
3232不含P 的培养基中培养,在第二次细胞分裂的后期,一个细胞中被P 标记的染色体数 3 323232
是
A .0条 B .10 C .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
32成杂交瘤细胞,然后将其放入被P 标记的培养液中培养。当杂交瘤细胞进入有丝分裂
32后期时,其含有的被P 标记的染色体条数是 ( )
A .40 B .80 C .120 D .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
32=80条,然后放入被P 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
32的被P 标记的染色体条数是160条。
15典例剖析2 果蝇一个精原细胞中的一个核DNA 分子用N 标记,在正常情况下,其减数分
15裂形成的精子中,含有N 的精子数占 ( )
A .1/16 B.1/8 C.1/4 D.1/2 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
15DNA 分子用N 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
15同源染色体中有一条染色体上的DNA 分子用N 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
15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N 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
4