高中生物DNA的的结构和复制有关计算

　　高中生物DNA的结构和复制知识点归纳

　　名词：

　　1、DNA的碱基互补配对原则：A与T配对，G与C配对。

　　2、DNA复制：是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。

　　3、解旋：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，于是部分双螺旋链解旋为二条平行双链，解开的两条单链叫母链（模板链）。

　　4、DNA的半保留复制：在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条则是新合成的。

　　5、人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列。

　　语句：

　　1、 DNA的化学结构：

　　① DNA是高分子化合物：组成它的基本元素是C、H、O、N、P等。

　　② 组成DNA的基本单位——脱氧核苷酸。每个脱氧核苷酸由三部分组成：一个脱氧核糖、一个含氮碱基和一个磷酸

　　③构成DNA的脱氧核苷酸有四种。DNA在水解酶的作用下，可以得到四种不同的核苷酸，即腺嘌呤（A）脱氧核苷酸；鸟嘌呤（G）脱氧核苷酸；胞嘧啶（C）脱氧核苷酸；胸腺嘧啶（T）脱氧核苷酸；组成四种脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸都是一样的，所不相同的是四种含氮碱基： ATGC。

　　④DNA是由四种不同的脱氧核苷酸为单位，聚合而成的脱氧核苷酸链。

　　2、DNA的双螺旋结构：DNA的双螺旋结构，脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧，形成两条主链（反向平行），构成DNA的基本骨架。两条主链之间的横档是碱基对，排列在内侧。相对应的两个碱基通过氢键连结形成碱基对， DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链的碱基排列顺序也就确定了。

　　3、DNA的特性：

　　①稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致DNA分子的稳定性。

　　②多样性：DNA中的碱基对的排列顺序是千变万化的。碱基对的排列方式：4n（n为碱基对的数目）

　　③特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。

　　4、碱基互补配对原则在碱基含量计算中的应用：

　　①在双链DNA分子中，不互补的两碱基含量之和是相等的，占整个分子碱基总量的50%。②在双链DNA分子中，一条链中的嘌呤之和与嘧啶之和的比值与其互补链中相应的比值互为倒数。

　　③在双链DNA分子中，一条链中的不互补的两碱基含量之和的比值（A+T/G+C）与其在互补链中的比值和在整个分子中的比值都是一样的。

　　5、DNA的复制：

　　①时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。

　　②场所：主要在细胞核中。

　　③ 条件：a、模板：亲代DNA的两条母链；b、原料：四种脱氧核苷酸为；c、能量：（ATP）；d、一系列的酶。缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。

　　④ 过程： a、解旋：首先DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程称为解旋；b、合成子链：然后，以解开的每段链（母链）为模板，以周围环境中的脱氧核苷酸为原料，在有关酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。随的解旋过程的进行，新合成的子链不断地延长，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，c、形成新的DNA分子。

　　⑤ 特点：边解旋边复制，半保留复制。

　　⑥结果：一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子。

　　⑦意义：使亲代的遗传信息传给子代，从而使前后代保持了一定的连续性.。

　　⑧准确复制的原因：DNA之所以能够自我复制，一是因为它具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；二是因为它的碱基互补配对能力，能够使复制准确无误。

　　6、DNA复制的计算规律：每次复制的子代DNA中各有一条链是其上一代DNA分子中的，即有一半被保留。一个DNA分子复制n次则形成2n个DNA，但含有最初母链的DNA分子有2个，可形成2ⅹ2n条脱氧核苷酸链，含有最初脱氧核苷酸链的有2条。子代DNA和亲代DNA相同，假设x为所求脱氧核苷酸在母链的数量，形成新的DNA所需要游离的脱氧核苷酸数为子代DNA中所求脱氧核苷酸总数2nx减去所求脱氧核苷酸在最初母链的数量x 。

　　7、核酸种类的判断：首先根据有T无U，来确定该核酸是不是DNA，又由于双链DNA遵循碱基互补配对原则：A=T，G=C，单链DNA不遵循碱基互补配对原则，来确定是双链DNA还是单链DNA。

　　DNA结构与复制中的相关计算的三种常用方法

　　一、特值法：

　　先按照碱基比例假设DNA片段中碱基总数为100或200等整百数，再根据碱基互补配对原则（A－T，C－G）图解分析求解。

　　例：一个DNA分子中，G和C之和占全部碱基数的46％，又知在该DNA分子的一条链中，A和C分别占碱基数的28％和22％，则该DNA分子的另一条链中A和C分别占碱基数的（ ）。

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

　　【解析】假设DNA每条链的碱基数为100，依题意得：（图略）

　　∵甲链： A=28， C=22，G+C=46， ∴甲中G=24， T=100-28-46=26。 则乙中A=26，C=24。故选D。

　　练习：分析某生物的双链DNA，发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64％，其中一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30％，则对应链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是（　　）

　　A．17％ B．32％ C．34％ D．50％

　　二、首尾法：

　　根据DNA复制的过程与特点可以知道：一DNA分子复制n次后，将得到2n个DNA分子，其中保留原来母链的DNA数目为2个。在处理与此相关的计算题过程中，我们只需要考虑开始和结尾的差异就可以顺利求解，笔者习惯于称之为首尾法。

　　例：假如一个DNA分子含有1000个碱基对（P元素只是32P），将这个DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，则子代DNA分子的相对分子量平均比原来( )。

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

　　【解析】每个碱基对应一个脱氧核苷酸，含1个磷酸基，即1个磷原子。复制两次后形成4个DNA分子，8条单链。其中两条含32P，6条含31P，因而相对分子量减少6000，4个DNA平均减少1500。故选A。

　　练习：已知14N-DNA和15N-DNA的相对分子量分别为a和b。现让一杂合DNA分子在含14N的培养基上连续繁殖两代，则其子代DNA的平均相对分子量为（　　）

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

　　三、公式法：

　　基于DNA的半保留复制，我们可以归纳出公式：X=m(2n-1)。其中，X代表DNA复制过程中需要游离的某脱氧核苷酸数，m代表亲DNA中该种脱氧核苷酸数，n表示复制次数。

　　例：某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（ ）

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

　　【解析】根据碱基互补配对原则可知该DNA分子中T的数量是(a-2m)/2，代入公式得C。

　　练习：某DNA分子有碱基200对，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60％，则该DNA连续复制二次所需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为（　　）

　　A．80 B．160 C．240 D．320