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18.2015年的諾貝爾化學獎頒給了三位研究DNA損傷修復的科學家.請回答以下問題:
(1)DNA是生物的主要遺傳物質,其穩定的雙螺旋結構由脫氧核糖和磷酸交替連接構成外側基本骨架,堿基通過氫鍵依據堿基互補配對原則連接成堿基對排列在內側.
(2)DNA的半保留復制方式,保證了遺傳信息傳遞的連續性和準確性,若將10個大腸桿菌(其擬核DNA兩條單鏈均用32P標記)放入適宜的培養基培養一小時后(大腸桿菌每20分鐘分裂一次),則理論上產生的不具有32P標記的大腸桿菌有60個.
(3)細胞自身DNA損傷修復機制的發現和研究使人們對DNA傳遞遺傳信息的穩定性具有更深刻的認識,并且為治療癌癥等方面提供了廣闊的前景.如圖表示DNA分子損傷和修復的一種機制.①若沒有該損傷后的修復機制,損傷的DNA分子復制時會因分子結構不穩定導致合成的子鏈丟失堿基而造成基因突變(基因突變/基因重組/染色體缺失).②若損傷前該DNA片段的一條單鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{3}{4}$,則其互補鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{4}{3}$.③若該基因片段損傷后未經修復直接參與轉錄,并且是以形成胸腺嘧啶二聚體的單鏈作為轉錄的模板鏈,已知該單鏈的部分堿基序列為…CCCAAATTATCCGCG…,根據下表提供的遺傳密碼推測其正常編碼的氨基酸序列為…甘氨酸-苯丙氨酸-天冬酰胺-精氨酸-精氨酸…,而一旦損傷形成的胸腺嘧啶二聚體中的兩個堿基(T-T)不能參與轉錄時的堿基配對,則這種損傷造成的后果是翻譯提前終止,丟失大量氨基酸,由此說明DNA分子損傷后的修復機制對遺傳信息穩定傳遞具有重要作用.
部分密碼子表:
密碼子CCCGGGAAAUUUAAUAGGCGCGCGUAG
氨基酸脯氨酸甘氨酸酪氨酸苯丙氨酸天冬酰胺精氨酸精氨酸丙氨酸終止

分析 1、DNA分子的基本組成單位是脫氧核苷酸,脫氧核苷酸由磷酸二酯鍵連接形成脫氧核苷酸鏈,DNA分子一般是由2條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成的規則的雙螺旋結構,脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側,構成基本骨架,堿基排列在內側,兩條鏈上的堿基由氫鍵連接形成堿基對,且遵循A與T配對、G與C配對的堿基互補配對原則.
2、DNA分子復制是以親代DNA為模板合成子代DNA的過程,DNA分子復制的特點是邊解旋邊復制和半保留復制.
3、DNA分子復制過程中發生堿基對增添、缺失或替換而引起的基因結構的改變叫基因突變,基因突變后,轉錄形成的mRNA上的密碼子發生改變,可能導致翻譯形成的蛋白質中的氨基酸序列改變.

解答 解:(1)DNA分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接形成的.
(2)DNA分子復制方式是半保留復制;若將10個大腸桿菌(其擬核DNA兩條單鏈均用32P標記)放入適宜的培養基培養一小時后,大腸桿菌DNA復制3次,形成的大腸桿菌數目是10×8=80個,含有標記的大腸桿菌是20個,不含標記的大腸桿菌是60個.
(3)①損傷的DNA分子復制時會因分子結構不穩定導致合成的子鏈丟失堿基,造成的變異是基因突變.
②按照堿基互補配對原則,DNA分子兩條單鏈上的$\frac{G+T}{A+C}$的值互補,如果一條鏈上的比值是$\frac{3}{4}$,則其互補鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{4}{3}$.
③知該單鏈的部分堿基序列為…CCCAAATTATCCGCG…,轉錄形成的mRNA上的堿基序列是…GGGUUUAAUAGGCGC…,根據表格提供的遺傳密碼推測其正常編碼的氨基酸序列為…甘氨酸-苯丙氨酸-天冬酰胺-精氨酸-精氨酸…;一旦損傷形成的胸腺嘧啶二聚體中的兩個堿基(T-T)不能參與轉錄時的堿基配對,轉錄形成的mRNA的堿基序列是…GGGUUUUAGGCGC…,UAG是終止密碼子,提前出現,翻譯形成的蛋白質的氨基酸序列大大縮短.
故答案為:
(1)脫氧核糖
(2)半保留     60
(3)①基因突變
②$\frac{4}{3}$
③…甘氨酸-苯丙氨酸-天冬酰胺-精氨酸-精氨酸…翻譯提前終止,丟失大量氨基酸

點評 本題旨在考查學生理解DNA分子的結構及結構特點、DNA分子復制、基因突變的概念和實質、轉錄和翻譯過程等知識要點,把握知識的內在聯系,形成知識網絡,并應用相關知識結合題干信息進行推理、解答問題.

練習冊系列答案
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