高中生物DNA的的結構和復制有關計算

　　高中生物DNA的結構和復制知識點歸納

　　名詞：

　　1、DNA的堿基互補配對原則：A與T配對，G與C配對。

　　2、DNA復制：是指以親代DNA分子為模板來合成子代DNA的過程。DNA的復制實質上是遺傳信息的復制。

　　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的化學結構：

　　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。每個脫氧核苷酸由三部分組成：一個脫氧核糖、一個含氮堿基和一個磷酸

　　③構成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的雙螺旋結構：DNA的雙螺旋結構，脫氧核糖與磷酸相間排列在外側，形成兩條主鏈（反向平行），構成DNA的基本骨架。兩條主鏈之間的橫檔是堿基對，排列在內側。相對應的兩個堿基通過氫鍵連結形成堿基對， DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據堿基互補配對原則，另一條鏈的堿基排列順序也就確定了。

　　3、DNA的特性：

　　①穩定性：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配對的方式是穩定不變的，從而導致DNA分子的穩定性。

　　②多樣性：DNA中的堿基對的排列順序是千變萬化的。堿基對的排列方式：4n（n為堿基對的數目）

　　③特異性：每個特定的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成了DNA分子自身嚴格的特異性。

　　4、堿基互補配對原則在堿基含量計算中的應用：

　　①在雙鏈DNA分子中，不互補的兩堿基含量之和是相等的，占整個分子堿基總量的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鏈中相應的比值互為倒數。

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

　　5、DNA的復制：

　　①時期：有絲分裂間期和減數第一次分裂的間期。

　　②場所：主要在細胞核中。

　　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復制都無法進行。

　　④ 過程： a、解旋：首先DNA分子利用細胞提供的能量，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，以周圍環境中的脫氧核苷酸為原料，在有關酶的作用下，按照堿基互補配對原則合成與母鏈互補的子鏈。隨的解旋過程的進行，新合成的子鏈不斷地延長，同時每條子鏈與其對應的母鏈互相盤繞成螺旋結構，c、形成新的DNA分子。

　　⑤ 特點：邊解旋邊復制，半保留復制。

　　⑥結果：一個DNA分子復制一次形成兩個完全相同的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性.。

　　⑧準確復制的原因：DNA之所以能夠自我復制，一是因為它具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供模板；二是因為它的堿基互補配對能力，能夠使復制準確無誤。

　　6、DNA復制的計算規律：每次復制的子代DNA中各有一條鏈是其上一代DNA分子中的，即有一半被保留。一個DNA分子復制n次則形成2n個DNA，但含有最初母鏈的DNA分子有2個，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x為所求脫氧核苷酸在母鏈的數量，形成新的DNA所需要游離的脫氧核苷酸數為子代DNA中所求脫氧核苷酸總數2nx減去所求脫氧核苷酸在最初母鏈的數量x 。

　　7、核酸種類的判斷：首先根據有T無U，來確定該核酸是不是DNA，又由于雙鏈DNA遵循堿基互補配對原則：A=T，G=C，單鏈DNA不遵循堿基互補配對原則，來確定是雙鏈DNA還是單鏈DNA。

　　DNA結構與復制中的相關計算的三種常用方法

　　一、特值法：

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

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

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

　　【解析】假設DNA每條鏈的堿基數為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：分析某生物的雙鏈DNA，發現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％，則對應鏈中腺嘌呤占整個DNA分子堿基的比例是（　　）

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

　　二、首尾法：

　　根據DNA復制的過程與特點可以知道：一DNA分子復制n次后，將得到2n個DNA分子，其中保留原來母鏈的DNA數目為2個。在處理與此相關的計算題過程中，我們只需要考慮開始和結尾的差異就可以順利求解，筆者習慣于稱之為首尾法。

　　例：假如一個DNA分子含有1000個堿基對（P元素只是32P），將這個DNA分子放在只含31P的脫氧核苷酸的培養液中讓其復制兩次，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】每個堿基對應一個脫氧核苷酸，含1個磷酸基，即1個磷原子。復制兩次后形成4個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DNA平均減少1500。故選A。

　　練習：已知14N-DNA和15N-DNA的相對分子量分別為a和b。現讓一雜合DNA分子在含14N的培養基上連續繁殖兩代，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的半保留復制，我們可以歸納出公式：X=m(2n-1)。其中，X代表DNA復制過程中需要游離的某脫氧核苷酸數，m代表親DNA中該種脫氧核苷酸數，n表示復制次數。

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

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

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

　　練習：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的60％，則該DNA連續復制二次所需游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數為（　　）

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