生物高考DNA計(jì)算問(wèn)題匯總

聶宇旋

G633.91

高考是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，在高三復(fù)習(xí)中總結(jié)、歸納、提煉是提高學(xué)科能力的重要方法。DNA計(jì)算問(wèn)題是高中生物的難點(diǎn)和重點(diǎn)，在老師的指導(dǎo)下，我將DNA計(jì)算問(wèn)題總結(jié)匯編，與同學(xué)分享。

一、關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)的計(jì)算

DNA分子是由4種脫氧核苷酸連接而成的兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈構(gòu)成的，兩條長(zhǎng)鏈按照反向平行的方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架；含氮堿基排列在內(nèi)側(cè)，兩條單鏈上相對(duì)的堿基以氫鍵連接，堿基的配對(duì)是有規(guī)律的，即A一定與T配對(duì)（形成兩個(gè)氫鍵），G一定與C配對(duì)（形成三個(gè)氫鍵）。

例1：下圖為某同學(xué)在學(xué)習(xí)DNA結(jié)構(gòu)后，畫(huà)的含有兩個(gè)堿基對(duì)的DNA片斷（其中○表示磷酸）。下列幾位同學(xué)對(duì)此圖的評(píng)價(jià)，正確的是（）

A甲說(shuō)：該圖沒(méi)有什么物質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的錯(cuò)誤

B乙說(shuō)：該圖有一處錯(cuò)誤，就是U應(yīng)改為T(mén)

C兩說(shuō)：三處錯(cuò)誤，其中核糖應(yīng)為脫氧核糖

D丁說(shuō)：如圖說(shuō)畫(huà)的是RNA雙鏈，則正確

解析：選C。圖中有三處錯(cuò)誤，一、組成DNA的五碳糖應(yīng)該是脫氧核糖，因此圖中的核糖應(yīng)改為脫氧核糖；錯(cuò)誤二：堿基為A、T、G、C四種，其中圖中的U應(yīng)改為T(mén)；錯(cuò)誤三，單鏈中脫氧核苷酸之間的連接方式不應(yīng)該在磷酸和磷酸之間，而是在磷酸與脫氧核糖之間連接而成的。

二、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則方面的計(jì)算

例2：某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的22%，求別一條鏈上G占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量。

歸納一：在DNA分子的兩條鏈中

1.互補(bǔ)配對(duì)的堿基兩兩相等，A=T，C=G，那么A+G=C+T，即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)。

2.兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基和的比值相等，即（A+G）/（C+T）=（A+C）/（G+T）=1。由此可鑒定DNA分子是單鏈還是雙鏈。若在一個(gè)DNA分子中，（A+G）/（C+T）≠1，且A≠T、C≠G，說(shuō)明此DNA分子為單鏈。若在一個(gè)DNA分子中，（A+G）/（C+T）=1，且A=T、C=G，說(shuō)明此DNA分子為雙鏈。

3.任兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基之和恒等，且占?jí)A基總量的50%，即A+C=T+G=A+G=C+T=50%。

歸納二：在DNA分子的一條鏈中

1.一條鏈中的配對(duì)堿基不一定相等，即A1不一定等于T1、G1不一定等于C1、A2不一定等于T2、G2不一定等于C2（1、2代表DNA分子的兩條鏈）。

2.若一條鏈中（A1+T1）/（C1+G1）=a，則另一條鏈中（A2+T2）/（C2+G2）=a（對(duì)等關(guān)系）；若一條鏈中（A1+G1）/（C1+T1）=b，則另一條鏈中（A2+G2）/（C2+T2）=1/b（倒數(shù)關(guān)系）。

3.在雙鏈DNA分子中，一條鏈上的A與T的和占該鏈堿基比率等于另一條鏈上的A與T的和占該鏈堿基比率，還等于雙鏈DNA分子中A與T的和占整個(gè)DNA分子的堿基比率。即（A1+T1）%=（A2+T2）%=（A+T）%，同理（G1+C1）%=（G2+C2）%=（G+C）%。

4.DNA分子中堿基對(duì)的排列順序代表的是遺傳信息，若某DNA分子由n個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成，則可代表的遺傳信息有4n 種（其中n代表堿基對(duì)的個(gè)數(shù)）。

三、DNA分子的半保留復(fù)制方面的計(jì)算

例3：假設(shè)某大腸桿菌含14N的DNA的相對(duì)分子質(zhì)量為a，若將其長(zhǎng)期培養(yǎng)在含15N的培養(yǎng)基中便得到15N的DNA，相對(duì)分子質(zhì)量為b，現(xiàn)將含15N的DNA大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，子二代DNA的相對(duì)分子平均質(zhì)量為：

A（a+b）/2 B（a+b）/4 C（3a+b）/4 D（a+3b）/4

解析：這題目最好從最后一句話開(kāi)始。假如有一條含15N的DNA分子放到含14N的環(huán)境中培養(yǎng)，那么第二代，就會(huì)有4條，根據(jù)半保留復(fù)制。可以得知這4條中有兩條完全由14N組成，另外兩條就15N和14N各占一半。因此，含14N的DNA分子質(zhì)量加起來(lái)是3a，含15N的DNA分子質(zhì)量加起來(lái)是b，總共有4條DNA，所以平均起來(lái)就是（3a+b）/4

四、復(fù)制過(guò)程中所需游離脫氧核苷酸數(shù)的計(jì)算

例4：具有A個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，含有m個(gè)腺嘌呤，則該片段第n次復(fù)制需要多少個(gè)游離的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸

A（2n-1）·（A-m） B2n-1·（A-m）

C（2n-1）·（A/2-m） D2n·（A/2-m）

解析：親代DNA分子中G=1/2×（2A-2m）=（A-m）個(gè)，該DNA分子復(fù)制n次共產(chǎn)生了2n個(gè)DNA分子，所以第n次復(fù)制產(chǎn)生了2n-1個(gè)DNA分子，所以第n次復(fù)制共需鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)目為2n-1·（A-m）個(gè)。

規(guī)律總結(jié)：1. 求復(fù)制n次總共需要游離的某脫氧核苷酸數(shù)

基于DNA的半保留復(fù)制，可以歸納出公式：X = m（2n1）。其中，X代表DNA復(fù)制過(guò)程中需要游離的某脫氧核苷酸數(shù)，m代表親本DNA中該種脫氧核苷酸數(shù)，n表示復(fù)制次數(shù)。

2. 求復(fù)制第n次時(shí)需要游離的某脫氧核苷酸數(shù)。

同樣可以帶入出公式：X = m（2n2n1）。其中，X代表復(fù)制第n次時(shí)需要游離的某脫氧核苷酸數(shù)，m代表親本DNA中該種脫氧核苷酸數(shù)，n表示復(fù)制次數(shù)。