高中生物DNA的的結(jié)構(gòu)和復(fù)制有關(guān)計(jì)算
2019-01-25 15:50:07三好網(wǎng)
高中生物DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制知識點(diǎn)歸納
名詞：
1、DNA的堿基互補(bǔ)配對原則：A與T配對，G與C配對。
2、DNA復(fù)制：是指以親代DNA分子為模板來合成子代DNA的過程。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)劃就是分析測定人類基因組的核苷酸序列。
語句：
1、 DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)：
�、� 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。
�、蹹NA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，排列在內(nèi)側(cè)。相對應(yīng)的兩個(gè)堿基通過氫鍵連結(jié)形成堿基對， DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，另一條鏈的堿基排列順序也就確定了。
3、DNA的特性：
�、俜�(wěn)定性：DNA分子兩條長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)配對的方式是穩(wěn)定不變的，從而導(dǎo)致DNA分子的穩(wěn)定性。
�、诙鄻有裕篋NA中的堿基對的排列順序是千變?nèi)f化的。堿基對的排列方式：4n（n為堿基對的數(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)。
�、墼陔p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：
�、贂r(shí)期：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂的間期。
�、趫鏊褐饕诩�(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)制都無法進(jìn)行。
④ 過程： 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)配對原則合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。隨的解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈不斷地延長，同時(shí)每條子鏈與其對應(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。
�、藿Y(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。
�、咭饬x：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.。
�、鄿�(zhǔn)確復(fù)制的原因：DNA之所以能夠自我復(fù)制，一是因?yàn)樗哂歇?dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；二是因?yàn)樗膲A基互補(bǔ)配對能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。
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U，來確定該核酸是不是DNA，又由于雙鏈DNA遵循堿基互補(bǔ)配對原則：A=T，G=C，單鏈DNA不遵循堿基互補(bǔ)配對原則，來確定是雙鏈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分別占堿基數(shù)的28％和22％，則該DNA分子的另一條鏈中A和C分別占堿基數(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（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分子的相對分子量平均比原來( )。
A.減少1500 B.增加1500 C. 增加1000 D.減少1000
【解析】每個(gè)堿基對應(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，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占堿基總數(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
