遗传的分子基础有关的计算题归类例析

遗传的分子基础有关的计算题归类例析

缪朝阳（普陀第三中学316101）

核酸的结构和功能是遗传的分子基础，在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具极其重要的作用。这部分内容既是教材中的重点、难点，也是高考测试的热点。其中相关的计算题是这块内容的常见题型。为了加深对这块内容的理解，现将经常出现的核酸类计算问题进行归类例析。

一、核酸的组成

此类题目考查学生对核酸有关基本概念的理解。要准确掌握核酸、核苷酸、脱氧核苷酸、核糖核苷酸、碱基、五碳糖之间的关系。通过建立概念图理清关系，从而来解答相关计算题。

1．根据碱基的种类，分析核苷酸的类型

例1、A、U、G、T四种碱基在洋葱根尖细胞中可以组成的核苷酸的种类数为（）A．5种B．6种C．7种D．8种

解析：要根据碱基的种类去分析核苷酸种类，必须先搞清生物体或细胞中核酸的种类。在洋葱根尖细胞中有两种核酸DNA和RNA，所以A或G都可以在DNA和RNA中形成2种不同核苷酸，而U只能在RNA中形成1种核苷酸，T只能在DNA中形成1种核苷酸。所以A、U、T、G四种碱基在洋葱根尖细胞中可以组成的核苷酸种类数为：2＋1＋1＋2＝6种核苷酸。

答案：B

2．根据碱基之间的数量关系，分析相应碱基的数量或比例

碱基互补配对原则：A－T、G－C。此类题目可以运用图解法来解，会更清晰明了，实用性强。

其前提是DNA双链中碱基顺序可根据题意改动，只要上下碱基配对无误即可。

例2、一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，那么在这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的（）A．44% B．24% C．14% D．28%

解析：由题意在一条链中A＋G＝24，又已知A＝1.4G，得出G＝10、A＝14（如下图）。所以T在另一条链中含量应为14，比例为14／50＝28％。

答案：Ｄ

例3、某生物组织中提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46％。已知期中一条链的碱基中25％是A，22%是C。求：

（1）全部碱基中A占%。

（2）与已知链相对应的链中，A 占该链全部碱基的 %。

解析：

答案：（1）27 （2）26

二、与复制有关的计算规律

规律一：由于DNA 的复制为半保留复制，所以DNA 无论复制多少次，产生的子代DNA 分子中，含母链的DNA 分子数总是2个，含母链也总是2条。

规律二：设某DNA 分子中某碱基为a 个，则复制所需要的脱氧核苷酸数＝a （2n －1），其中a 为所求脱氧核苷酸在原来DNA 分子中的数目，n 为复制次数。

规律三：复制n 代产生的子代DNA 分子数为2n ，产生的单链为2n+1. 故复制n 次后，含亲代DNA 链的DNA 分子数占子代DNA 分子总数的比例为：n 22。子代DNA 分子所含

的亲代DNA 链占子代DNA 中脱氧核苷酸链比例为：122

n 。

规律四：一定数量的碱基对所能构成的DNA 分子总类数或所携带的遗传信息的种类数＝4n （n 为碱基对数）。

规律五：设某DNA 分子的两条链均用放射性元素标记，置于无放射性的环境中复制n 次后，则：含有放射性的DNA 占总数的n 22；含放射性的链占全部子链的n 21。

例4、已知DNA 分子由200个脱氧核苷酸对组成，其中腺嘌呤脱氧核苷酸占20%，将该DNA 用15N 标记后，转移到14N 环境中复制了ｘ次，共消耗了游离的胞嘧啶脱氧核苷酸ｙ个。经检测，子代DNA 中含15N 的DNA 分子总数与不含15N 的 DNA 分子总数之比为1∶

15。则，ｘ和ｙ的值分别是（ ）

A ．4和900

B ．5和3720

C ．5和2480

D ．3和3720

解析：该DNA 中胞嘧啶脱氧核苷酸有120个（200×2×30%＝120），子代DNA 中含15N 的DNA 分子总数与不含15N 的DNA 分子总数之比为：1∶15，说明该DNA 复制了5次，形

成的DNA 分子总数为32个，则消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸总数为120×31 ＝3720个。

答案：B

例5、已知DNA 分子中含有1000个碱基对，其中一条链是A ∶G ∶T ∶C ＝1∶2∶3∶4。该DNA 分子连续复制两次，共需鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为（ ）

A ．600 个

B ．900个

C ．1200 个

D ．1800个

解析：根据双链DNA 分子中A ＝T 、G ＝C 的规律，该DNA 分子中，（A ＋T ）/（G ＋C ）＝2/3。G －C 的对数为1000×3/5＝600对。G ＝600个，该DNA 分子连续复制两次，形成4个与亲代DNA 完全相同的DNA 分子。根据上述的规律二中的公式a （2n －1），代入可得。 故复制过程中共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸600×3＝1800个。

答案：D

三、基因表达中相关数量计算

1．转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录。因此，转录形成的RNA 分子中碱基数目是基因中碱基数目的21

。

2．翻译过程中，mRNA 中每三个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译形成的蛋白质分子中，氨基酸的数目是mRNA 碱基数目的31。 综上可知：蛋白质中氨基酸数目＝31mRNA 碱基数目＝ 61 DNA 碱基数目。

3．计算中“最多”和“最少”的分析

（1）翻译时，mRNA 上的终止密码子不决定氨基酸。因此，mRNA 上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍肯定要多。

（2）基因或DNA 上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍肯定要多。

（3）在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。

如mRNA 上有n 个碱基，转录产生它的基因中至少有2n 个碱基，该mRNA 指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。

例6、一个mRNA 分子有m 个碱基，其中G ＋C 有n 个；由该mRNA 合成的蛋白质有两条链。则其模板DNA 分子中的A ＋T 数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是（ ）

A ．m 、3m －1

B ．m 、3m －2

C ．2（m-n ）、3m －1

D ．2（m-n ）、3m －2

解析：此题主要考查转录、翻译过程中相关计算。已知mRNA 上有m 个碱基，其中G ＋C ＝n ，mRNA 有A ＋T ＝m －n ，则其作为模板链的DNA 单链上A ＋T ＝m －n ，DNA 双链中A ＋T ＝2（m ＝n ）。因为mRNA 有m 个碱基，则其可控制的蛋白质中氨基酸的数目至多为3m 。又知蛋白质有两条链，则合成蛋白质时脱去的水的数目为3m

－2。

答案：D

例7、由n 个碱基组成的基因，控制合成由一条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a ，则该蛋白质的相对分子质量最大为（ ）