高中生物DNA的的結(jié)構(gòu)和復(fù)制有關(guān)計(jì)算

　　高中生物DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制知識(shí)點(diǎn)歸納

　　名詞：

　　1、DNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。

　　2、DNA復(fù)制：是指以親代DNA分子為模板來(lái)合成子代DNA的過(guò)程。DNA的復(fù)制實(shí)質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。

　　3、解旋：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對(duì)的堿基從氫鍵處斷裂，于是部分雙螺旋鏈解旋為二條平行雙鏈，解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。

　　4、DNA的半保留復(fù)制：在子代雙鏈中，有一條是親代原有的鏈，另一條則是新合成的。

　　5、人類基因組是指人體DNA分子所攜帶的全部遺傳信息。人類基因組計(jì)劃就是分析測(cè)定人類基因組的核苷酸序列。

　　語(yǔ)句：

　　1、 DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)：

　　① DNA是高分子化合物：組成它的基本元素是C、H、O、N、P等。

　　② 組成DNA的基本單位——脫氧核苷酸。每個(gè)脫氧核苷酸由三部分組成：一個(gè)脫氧核糖、一個(gè)含氮堿基和一個(gè)磷酸

　　③構(gòu)成DNA的脫氧核苷酸有四種。DNA在水解酶的作用下，可以得到四種不同的核苷酸，即腺嘌呤（A）脫氧核苷酸；鳥嘌呤（G）脫氧核苷酸；胞嘧啶（C）脫氧核苷酸；胸腺嘧啶（T）脫氧核苷酸；組成四種脫氧核苷酸的脫氧核糖和磷酸都是一樣的，所不相同的是四種含氮堿基： ATGC。

　　④DNA是由四種不同的脫氧核苷酸為單位，聚合而成的脫氧核苷酸鏈。

　　2、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，脫氧核糖與磷酸相間排列在外側(cè)，形成兩條主鏈（反向平行），構(gòu)成DNA的基本骨架。兩條主鏈之間的橫檔是堿基對(duì)，排列在內(nèi)側(cè)。相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)堿基通過(guò)氫鍵連結(jié)形成堿基對(duì)， DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，另一條鏈的堿基排列順序也就確定了。

　　3、DNA的特性：

　　①穩(wěn)定性：DNA分子兩條長(zhǎng)鏈上的脫氧核糖與磷酸交替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式是穩(wěn)定不變的，從而導(dǎo)致DNA分子的穩(wěn)定性。

　　②多樣性：DNA中的堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的。堿基對(duì)的排列方式：4n（n為堿基對(duì)的數(shù)目）

　　③特異性：每個(gè)特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這種特定的堿基排列順序就構(gòu)成了DNA分子自身嚴(yán)格的特異性。

　　4、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則在堿基含量計(jì)算中的應(yīng)用：

　　①在雙鏈DNA分子中，不互補(bǔ)的兩堿基含量之和是相等的，占整個(gè)分子堿基總量的50%。②在雙鏈DNA分子中，一條鏈中的嘌呤之和與嘧啶之和的比值與其互補(bǔ)鏈中相應(yīng)的比值互為倒數(shù)。

　　③在雙鏈DNA分子中，一條鏈中的不互補(bǔ)的兩堿基含量之和的比值（A+T/G+C）與其在互補(bǔ)鏈中的比值和在整個(gè)分子中的比值都是一樣的。

　　5、DNA的復(fù)制：

　　①時(shí)期：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂的間期。

　　②場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核中。

　　③ 條件：a、模板：親代DNA的兩條母鏈；b、原料：四種脫氧核苷酸為；c、能量：（ATP）；d、一系列的酶。缺少其中任何一種，DNA復(fù)制都無(wú)法進(jìn)行。

　　④ 過(guò)程： a、解旋：首先DNA分子利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把兩條扭成螺旋的雙鏈解開，這個(gè)過(guò)程稱為解旋；b、合成子鏈：然后，以解開的每段鏈（母鏈）為模板，以周圍環(huán)境中的脫氧核苷酸為原料，在有關(guān)酶的作用下，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。隨的解旋過(guò)程的進(jìn)行，新合成的子鏈不斷地延長(zhǎng)，同時(shí)每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈互相盤繞成螺旋結(jié)構(gòu)，c、形成新的DNA分子。

　　⑤ 特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制。

　　⑥結(jié)果：一個(gè)DNA分子復(fù)制一次形成兩個(gè)完全相同的DNA分子。

　　⑦意義：使親代的遺傳信息傳給子代，從而使前后代保持了一定的連續(xù)性.。

　　⑧準(zhǔn)確復(fù)制的原因：DNA之所以能夠自我復(fù)制，一是因?yàn)樗�具有�?dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；二是因?yàn)樗�的堿基互補(bǔ)配對(duì)能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤。

　　6、DNA復(fù)制的計(jì)算規(guī)律：每次復(fù)制的子代DNA中各有一條鏈?zhǔn)瞧渖弦淮鶧NA分子中的，即有一半被保留。一個(gè)DNA分子復(fù)制n次則形成2n個(gè)DNA，但含有最初母鏈的DNA分子有2個(gè)，可形成2ⅹ2n條脫氧核苷酸鏈，含有最初脫氧核苷酸鏈的有2條。子代DNA和親代DNA相同，假設(shè)x為所求脫氧核苷酸在母鏈的數(shù)量，形成新的DNA所需要游離的脫氧核苷酸數(shù)為子代DNA中所求脫氧核苷酸總數(shù)2nx減去所求脫氧核苷酸在最初母鏈的數(shù)量x 。

　　7、核酸種類的判斷：首先根據(jù)有T無(wú)U，來(lái)確定該核酸是不是DNA，又由于雙鏈DNA遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A=T，G=C，單鏈DNA不遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，來(lái)確定是雙鏈DNA還是單鏈DNA。

　　DNA結(jié)構(gòu)與復(fù)制中的相關(guān)計(jì)算的三種常用方法

　　一、特值法：

　　先按照堿基比例假設(shè)DNA片段中堿基總數(shù)為100或200等整百數(shù)，再根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A－T，C－G）圖解分析求解。

　　例：一個(gè)DNA分子中，G和C之和占全部堿基數(shù)的46％，又知在該DNA分子的一條鏈中，A和C分別占?jí)A基數(shù)的28％和22％，則該DNA分子的另一條鏈中A和C分別占?jí)A基數(shù)的（    ）。

　　A．28％、22％  B．22％、28％   C．23％、27％  D．26％、24％

　　【解析】假設(shè)DNA每條鏈的堿基數(shù)為100，依題意得：（圖略）

　　∵甲鏈： A=28， C=22，G+C=46，    ∴甲中G=24， T=100-28-46=26。 則乙中A=26，C=24。故選D。

　　練習(xí)：分析某生物的雙鏈DNA，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基的64％，其中一條鏈上的腺嘌呤占該鏈全部堿基的30％，則對(duì)應(yīng)鏈中腺嘌呤占整個(gè)DNA分子堿基的比例是（　　）

　　A．17％       B．32％       C．34％       D．50％

　　二、首尾法：

　　根據(jù)DNA復(fù)制的過(guò)程與特點(diǎn)可以知道：一DNA分子復(fù)制n次后，將得到2n個(gè)DNA分子，其中保留原來(lái)母鏈的DNA數(shù)目為2個(gè)。在處理與此相關(guān)的計(jì)算題過(guò)程中，我們只需要考慮開始和結(jié)尾的差異就可以順利求解，筆者習(xí)慣于稱之為首尾法。

　　例：假如一個(gè)DNA分子含有1000個(gè)堿基對(duì)（P元素只是32P），將這個(gè)DNA分子放在只含31P的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中讓其復(fù)制兩次，則子代DNA分子的相對(duì)分子量平均比原來(lái)(     )。

　　A.減少1500     B.增加1500      C. 增加1000      D.減少1000

　　【解析】每個(gè)堿基對(duì)應(yīng)一個(gè)脫氧核苷酸，含1個(gè)磷酸基，即1個(gè)磷原子。復(fù)制兩次后形成4個(gè)DNA分子，8條單鏈。其中兩條含32P，6條含31P，因而相對(duì)分子量減少6000，4個(gè)DNA平均減少1500。故選A。

　　練習(xí)：已知14N-DNA和15N-DNA的相對(duì)分子量分別為a和b。現(xiàn)讓一雜合DNA分子在含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代，則其子代DNA的平均相對(duì)分子量為（　　）

　　A.(3a+b)/4    B.(a+3b)/4     C.(7a+b)/8    D.(a+7b)/8

　　三、公式法：

　　基于DNA的半保留復(fù)制，我們可以歸納出公式：X=m(2n-1)。其中，X代表DNA復(fù)制過(guò)程中需要游離的某脫氧核苷酸數(shù)，m代表親DNA中該種脫氧核苷酸數(shù)，n表示復(fù)制次數(shù)。

　　例：某DNA分子共有a個(gè)堿基，其中含胞嘧啶m個(gè)，則該DNA分子復(fù)制3次，需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為（    ）

　　A．7(a－m)   B．8(a－m)  C．7(a /2－m)   D．(2a－m)

　　【解析】根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知該DNA分子中T的數(shù)量是(a-2m)/2，代入公式得C。

　　練習(xí)：某DNA分子有堿基200對(duì)，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占?jí)A基總數(shù)的60％，則該DNA連續(xù)復(fù)制二次所需游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)為（　　）

　　A．80          B．160          C．240          D．320