Question

如图是科学家对大肠杆菌天然DNA片段进行改造及对改造后的DNA表达过程进行研究的示意图。请据图回答下列问题：

（1）改造后的大肠杆菌DNA片段可能含有自然界基本碱基对和“X-Y”的人工碱基对，由1000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有____________种；若这个由1000个基本单位组成的双链人工DNA分子上有A150个、C300个，则该DNA片段中应有X____________个。

（2）在试管中对（1）中1个DNA片段进行复制时，需向试管中加入____________、____________、ATP、____________等物质；在通过5次复制得到的子代DNA片段中，不含亲代DNA链的有____________个，进行5次复制需要消耗含X碱基的基本单位____________个。

Answer

6500 50 模板DNA片段 6种脱氧核苷酸 DNA聚合酶（或解旋酶） 30 1550

【解析】

DNA复制的条件包括如下几个方面：

原料：四种游离的脱氧核苷酸（A.T.C.G）（2）模版：DNA的两条母链
（3）酶：解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶等（4）能量：ATP

关于计算：

基于DNA的半保留复制，我们可以归纳出公式：X=m(2n-1)。其中，X代表DNA复制过程中需要游离的某脱氧核苷酸数，m代表亲DNA中该种脱氧核苷酸数，n表示复制次数。

根据DNA复制的过程与特点可以知道：一DNA分子复制n次后，将得到2n个DNA分子，其中保留原来母链的DNA数目为2个。在处理与此相关的计算题过程中，我们只需要考虑开始和结尾的差异就可以顺利求解。

（1）根据图解信息可知，人工DNA分子中有6种碱基，1000个基本单位组成的双链DNA包含500个碱基对，因此，由1000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有6500种。根据碱基互补配对原则可知，自然DNA分子中任意两个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的一半，由此推知该人工DNA分子中任意三个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的一半，则A+C+X=500，X=50。

（2）DNA复制需要模板DNA、6种脱氧核苷酸、ATP、DNA聚合酶解放酶、等物质；DNA复制时，不管复制多少次，含亲代链的DNA都只有2个，不含亲代链的DNA分子数=总DNA分子数-2，经5次复制共合成DNA分子25=32个，其中不含亲代DNA链的有30个。由（1）可知，该DNA分子含有X碱基50个，32个DNA分子共含有X碱基32×50=1600个，去掉原DNA分子含有的50个，共需要消耗含X碱基的基本单位1550个。