2023届高三生物三轮复习013DNA的相关计算问题

高中生物疑难解析36讲——013 DNA的相关计算问题 013 DNA的相关计算问题 1.有关DNA结构的计算 如图表示了DNA组成结构及各部名称、关系。可归结如下： 左图各编号对应结构名称： 1.一种碱基对 2.一条脱氧核苷酸链 3.脱氧核糖基团 4.磷酸基 6.胸腺嘧啶（一种碱基） 5.胸腺嘧啶脱氧核苷酸（一种脱氧核苷酸） 7.碱基对间的氢键 两个脱氧核苷酸间由3,5-磷酸二酯键相连 ⑴1个DNA分子（双螺旋）由2条脱氧核苷酸链组成； ⑵1条脱氧核苷酸链由若干个（用n表示）脱氧核苷酸聚合而成； ⑶脱氧核苷酸之间由3,5-磷酸二酯键连接；形成此键时，磷酸基与脱氧核糖基团间脱去1分子水；1条脱氧核苷酸链中有3,5-磷酸二酯键n－1个； ⑷每个脱氧核苷酸都由1分子脱氧核糖基团、1分子磷酸基团和1分子含氮碱基组成； ⑸每个脱氧核苷酸都是由脱氧核糖的1号位C-OH连含氮碱基，5号位C-OH连磷酸基团，3号位C-OH连相邻脱氧核苷酸的磷酸基团；（2号位C无-OH） ⑹双螺旋的2条链之间依靠对应的、互补的碱基之间形成氢键相连接，A与T间有2个氢键，G与C间有3个氢键。 依据这些关系，可以进行DNA中某种脱氧核苷酸或碱基数等与脱水数、磷酸二酯键数、氢键数等的计算。 【例1】在搭建DNA分子结构模型的实验中，若4种碱基塑料片共30个，其中6个C，10个G，6个A，8个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足，则（　　） A能搭建出30个脱氧核苷酸 B所搭建的DNA分子最长为12个碱基对 C能搭建出415种不同的DNA分子模型 D能搭建出一个5个碱基对的DNA分子片段 【解析及答案】本题中构建DNA模型的各种原材料中，限制组成脱氧核苷酸数量和DNA长度的材料是“脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个”。脱氧核糖和磷酸之间的连接物既是组成脱氧核苷酸需要的（每个脱氧核苷酸1个，n个），也是脱氧核苷酸连接成链所需（n－1个）。尽管其他材料充足，但由于“脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个”，上述原材料最多可以组成①18个脱氧核苷酸；②1条长9个脱氧核苷酸的链（用了17个，余1）；③5个碱基对的DNA片段；④45种不同的DNA。因此，选择答案D。 【例2】在DNA分子中，碱基A和T通过两个氢键形成碱基对，G和C通过三个氢键形成碱基对，有一个DNA分子含有1000个脱氧核苷酸，共1200个氢键，则该DNA中含胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是（） A.150 B.200 C.300 D.无法确定 【解析及答案】“DNA分子含有1000个脱氧核苷酸”即“500对脱氧核苷酸”，若胞嘧啶脱氧核苷酸数为x，则有3x＋2（500－x）＝1200，得出x＝200。故选答案B。 【高考真题】 （2016，上海）在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基（A有6个）的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为（　　） A. 58 B. 78 C. 82 D. 88 【答案】C。 （2013，上海）在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C，6个G，3个A，7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则 A.能搭建出20个脱氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子片段最长为7碱基对 C.能搭建出410种不同的DNA分子模型 D.能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段 【答案】D。 2.DNA中碱基互补配对关系 由于DNA分子遵循碱基互补配对，因此DNA分子中，脱氧核苷酸或碱基间存在下列基本的数量关系：A＝T，G＝C。由此，还可以推导出以下规律： ⑴A＋G＝T＋C，或A＋C＝T＋G 即DNA中，嘌啉碱基的和等于嘧啶碱基的和；或两种不配对的碱基的和相等；且占DNA碱基总量的一半（50%）。或其比数总为1。 若将DNA分子的2条链，分别标记为1和2，相应链上碱基也标为1或2，不标则为某碱基在DNA分子中的总数。则有： ⑵在双链DNA分子中，两个互补配对的碱基之和的比值与该DNA分子中每一单链中这一比值相等。且与该段DNA转录成的RNA的相应的比值相等。 （A1+T1）/（G1+C1）＝（A2+T2）/（G2+C2）＝（A＋T）/（G＋C）＝（A+U）/（G+C） 或者表述为：在双链DNA分子中，互补的两个碱基和占全部碱基的比值等于其中任何一条单链占该碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值。即 (A1+T1)%＝(A2+T2)%＝(A+T)%＝mRNA中(A+U)% 或 (G1+C1)%＝(G2+C2)%＝(G+C)%＝mRNA中(G+