Question

【題目】如圖是科學(xué)家對(duì)大腸桿菌天然DNA片段進(jìn)行改造及對(duì)改造后的DNA表達(dá)過(guò)程進(jìn)行研究的示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

（1）改造后的大腸桿菌DNA片段可能含有自然界基本堿基對(duì)和“X-Y”的人工堿基對(duì)，由1000個(gè)基本單位組成的雙鏈人工DNA分子最多可能有____________種；若這個(gè)由1000個(gè)基本單位組成的雙鏈人工DNA分子上有A150個(gè)、C300個(gè)，則該DNA片段中應(yīng)有X____________個(gè)。

（2）在試管中對(duì)（1）中1個(gè)DNA片段進(jìn)行復(fù)制時(shí)，需向試管中加入____________、____________、ATP、____________等物質(zhì)；在通過(guò)5次復(fù)制得到的子代DNA片段中，不含親代DNA鏈的有____________個(gè)，進(jìn)行5次復(fù)制需要消耗含X堿基的基本單位____________個(gè)。

Answer 1

【答案】6500 50 模板DNA片段 6種脫氧核苷酸 DNA聚合酶（或解旋酶） 30 1550

【解析】

DNA復(fù)制的條件包括如下幾個(gè)方面：

原料：四種游離的脫氧核苷酸（A.T.C.G）（2）模版：DNA的兩條母鏈
（3）酶：解旋酶，DNA聚合酶，DNA連接酶等（4）能量：ATP

關(guān)于計(jì)算：

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)。

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(kāi)始和結(jié)尾的差異就可以順利求解。

（1）根據(jù)圖解信息可知，人工DNA分子中有6種堿基，1000個(gè)基本單位組成的雙鏈DNA包含500個(gè)堿基對(duì)，因此，由1000個(gè)基本單位組成的雙鏈人工DNA分子最多可能有6500種。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，自然DNA分子中任意兩個(gè)不能配對(duì)的堿基之和占該DNA分子堿基總數(shù)的一半，由此推知該人工DNA分子中任意三個(gè)不能配對(duì)的堿基之和占該DNA分子堿基總數(shù)的一半，則A+C+X=500，X=50。

（2）DNA復(fù)制需要模板DNA、6種脫氧核苷酸、ATP、DNA聚合酶解放酶、等物質(zhì)；DNA復(fù)制時(shí)，不管復(fù)制多少次，含親代鏈的DNA都只有2個(gè)，不含親代鏈的DNA分子數(shù)=總DNA分子數(shù)-2，經(jīng)5次復(fù)制共合成DNA分子25=32個(gè)，其中不含親代DNA鏈的有30個(gè)。由（1）可知，該DNA分子含有X堿基50個(gè)，32個(gè)DNA分子共含有X堿基32×50=1600個(gè)，去掉原DNA分子含有的50個(gè)，共需要消耗含X堿基的基本單位1550個(gè)。