Question

下图为大肠杆菌细胞内某基因结构示意图，已知该基因共由 1000 对脱氧核苷酸组成，其中碱基 A 占 20%，一条链已被¹⁵N标记。请回答：

（1）基因是有____________的 DNA 片段，该基因位于细胞的____________DNA 上。

（2）该基因在复制时，作用于②的酶是___________________，该过程__________（是/否）需要 ATP；催化①形成的酶为______________________。

（3）若该基因复制 3 次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸_________个。

（4）若该基因在含 ¹⁵N 的培养液中复制 5 次，子代中含¹⁵N的 DNA 占__________%。

（5）由该基因转录出的 mRNA 中，A 和 U 的总数占总碱基数__________%。

（6）基因能够储存足够量的遗传信息，___________________的千变万化，构成了基因的多样性；碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个基因的___________性。

Answer

遗传效应 拟核 DNA 解旋酶 是 DNA 聚合酶和 DNA 连接酶 4200 100 40 碱基排列顺序 特异

【解析】

该题主要考察了DNA分子的结构、复制过程及相关计算，DNA分子是由两条单链反向平行连接，遵循碱基配对原则。DNA的复制是一种半保留复制过程，该过程需要以DNA的两条链为模板，游离的脱氧核苷酸为原料，在解旋酶和DNA聚合酶的作用下，消耗能量完成的。根据碱基互补原则推导复制和转录古城的相关计算，是解答本题的关键。

（1）基因是具有遗传效应的DNA片段；题干中描述研究对象为大肠杆菌，所以该基因最有可能位于拟核DNA上；

（2）根据DNA的结构推断图中①为磷酸二酯键，②为氢键，在DNA复制时，作用于氢键的为DNA解旋酶；该过程需要消耗ATP；催化形成磷酸二酯键的酶是DNA聚合酶；

（3）该基因共有1000个碱基对，即2000个碱基，已知腺嘌呤占20%，根据碱基互补配对原则可知，A=T，C=G，该基因中鸟嘌呤核苷酸的个数为2000×（1-20%×2）/2=600个，DNA复制3次后形成8个DNA分子，其中有两个DNA含有亲代的两条单链，因此需要的游离鸟嘌呤核苷酸的个数为600×（8-1）=4200个；

（4）该基因在含 15N 的培养液中复制后，每个新合成的子链均被15N标记，由于DNA的半保留复制，每个DNA分子均含有新合成的子链，所以子代中含15N的 DNA 占100%；

（5）该基因中A占20%，则T占20%，A＋T=40%，所以每条单链中A＋T=40%，转录出的RNA单链中A＋U=40%；

（6）基因之所以能够储存足够量的遗传信息，是因为基因中碱基的排列顺序千变万化，构成了基因的多样性，但每一种基因都有特定的碱基排列顺序，因此构成了每一个基因的特异性。