Question

【題目】下圖為大腸桿菌細胞內某基因結構示意圖，已知該基因共由 1000 對脫氧核苷酸組成，其中堿基 A 占 20%，一條鏈已被15N標記。請回答：

（1）基因是有____________的 DNA 片段，該基因位于細胞的____________DNA 上。

（2）該基因在復制時，作用于②的酶是___________________，該過程__________（是/否）需要 ATP；催化①形成的酶為______________________。

（3）若該基因復制 3 次，則需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸_________個。

（4）若該基因在含 15N 的培養液中復制 5 次，子代中含15N的 DNA 占__________%。

（5）由該基因轉錄出的 mRNA 中，A 和 U 的總數占總堿基數__________%。

（6）基因能夠儲存足夠量的遺傳信息，___________________的千變萬化，構成了基因的多樣性；堿基的特定的排列順序，又構成了每一個基因的___________性。

Answer 1

【答案】遺傳效應 擬核 DNA 解旋酶 是 DNA 聚合酶和 DNA 連接酶 4200 100 40 堿基排列順序 特異

【解析】

該題主要考察了DNA分子的結構、復制過程及相關計算，DNA分子是由兩條單鏈反向平行連接，遵循堿基配對原則。DNA的復制是一種半保留復制過程，該過程需要以DNA的兩條鏈為模板，游離的脫氧核苷酸為原料，在解旋酶和DNA聚合酶的作用下，消耗能量完成的。根據堿基互補原則推導復制和轉錄古城的相關計算，是解答本題的關鍵。

（1）基因是具有遺傳效應的DNA片段；題干中描述研究對象為大腸桿菌，所以該基因最有可能位于擬核DNA上；

（2）根據DNA的結構推斷圖中①為磷酸二酯鍵，②為氫鍵，在DNA復制時，作用于氫鍵的為DNA解旋酶；該過程需要消耗ATP；催化形成磷酸二酯鍵的酶是DNA聚合酶；

（3）該基因共有1000個堿基對，即2000個堿基，已知腺嘌呤占20%，根據堿基互補配對原則可知，A=T，C=G，該基因中鳥嘌呤核苷酸的個數為2000×（1-20%×2）/2=600個，DNA復制3次后形成8個DNA分子，其中有兩個DNA含有親代的兩條單鏈，因此需要的游離鳥嘌呤核苷酸的個數為600×（8-1）=4200個；

（4）該基因在含 15N 的培養液中復制后，每個新合成的子鏈均被15N標記，由于DNA的半保留復制，每個DNA分子均含有新合成的子鏈，所以子代中含15N的 DNA 占100%；

（5）該基因中A占20%，則T占20%，A＋T=40%，所以每條單鏈中A＋T=40%，轉錄出的RNA單鏈中A＋U=40%；

（6）基因之所以能夠儲存足夠量的遺傳信息，是因為基因中堿基的排列順序千變萬化，構成了基因的多樣性，但每一種基因都有特定的堿基排列順序，因此構成了每一個基因的特異性。