Question

【題目】如圖是科學家對大腸桿菌天然DNA片段進行改造及對改造后的DNA表達過程進行研究的示意圖。請據圖回答下列問題：

（1）改造后的大腸桿菌DNA片段可能含有自然界基本堿基對和“X-Y”的人工堿基對，由1000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子最多可能有____________種；若這個由1000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子上有A150個、C300個，則該DNA片段中應有X____________個。

（2）在試管中對（1）中1個DNA片段進行復制時，需向試管中加入____________、____________、ATP、____________等物質；在通過5次復制得到的子代DNA片段中，不含親代DNA鏈的有____________個，進行5次復制需要消耗含X堿基的基本單位____________個。

Answer 1

【答案】6500 50 模板DNA片段 6種脫氧核苷酸 DNA聚合酶（或解旋酶） 30 1550

【解析】

DNA復制的條件包括如下幾個方面：

原料：四種游離的脫氧核苷酸（A.T.C.G）（2）模版：DNA的兩條母鏈
（3）酶：解旋酶，DNA聚合酶，DNA連接酶等（4）能量：ATP

關于計算：

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。

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。

（1）根據圖解信息可知，人工DNA分子中有6種堿基，1000個基本單位組成的雙鏈DNA包含500個堿基對，因此，由1000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子最多可能有6500種。根據堿基互補配對原則可知，自然DNA分子中任意兩個不能配對的堿基之和占該DNA分子堿基總數的一半，由此推知該人工DNA分子中任意三個不能配對的堿基之和占該DNA分子堿基總數的一半，則A+C+X=500，X=50。

（2）DNA復制需要模板DNA、6種脫氧核苷酸、ATP、DNA聚合酶解放酶、等物質；DNA復制時，不管復制多少次，含親代鏈的DNA都只有2個，不含親代鏈的DNA分子數=總DNA分子數-2，經5次復制共合成DNA分子25=32個，其中不含親代DNA鏈的有30個。由（1）可知，該DNA分子含有X堿基50個，32個DNA分子共含有X堿基32×50=1600個，去掉原DNA分子含有的50個，共需要消耗含X堿基的基本單位1550個。