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关于DNA分子的计算题可以很好地考查学生对碱基互补配对原则,DNA复制过程以及转录翻译过程的理解和掌握。很多教辅资料总结出了许多诸如“推导公式解题”等的方法,但是这种方法需要学生靠记忆公式来完成解题过程,不能很好体现对学生理解技巧和解题能力的培养。而且要记住这些所谓的“公式定理”也实在困难,就算记住了,时间长了也容易遗忘,因此笔者为减轻学生学习负担和培养学生分析解决实际问题的能力,总结出了一套较为实用的解题方法。在实际的课堂教学中也收到了非常好的效果。现将此方法介绍如下。
【例1】若在一双链DNA分子中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占碱基总和的44%,在其中的一条链中A和C分别占该链碱基数的22%和30%,那么在另一条链中腺嘌呤和胞嘧啶分别占该链碱基数的比值为
A. 34%、14% B. 22%、30%
C. 14%、34% D. 20%、28%
解析:假设该双链DNA分子共有100个碱基,则α链,β链各有50个碱基。根据题意: Aα=50×22%=11;Cα=50×30%=15,因为G+C=100×44%=44,所以A+T=56,又因为在DNA分子中C=G,A=T,所以求得C=G=22,A=T=28。综合上述数据可以得出:Aβ=A-Aα=17;Cβ=C-Cα=7,所以Aβ占β链碱基数的比值为:(17/50)×100%=34%;Cβ占β链碱基数的比值为:(7/50)×100%=14%,故答案选A。
【例2】在一个DNA分子中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%,其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%,则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的
A. 24%,22% B. 22%,28%
C. 26%,24% D. 23%,27%
解析:假设该DNA分子中的碱基有100个,则α链,β链各有50个碱基。mRNA链是以β链为模板链合成的r链也含有50个碱基。
根据题意:在DNA分子中A+T=54,A=T=17,那么β链中Gβ=50×22%=11,Tβ=28%×50=14,根据碱基互补配对原则Gr=Cβ=Gα=G-Gβ=[(100-54)/2]-11=12,Cr=Gβ=11,所以mRNA中鸟嘌呤占碱基总数的比例:(12/50)×100%=24%;胞嘧啶占碱基总数的比例:(11/50)×100%=22%,故答案选A。
【例3】分析一个DNA分子时,发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤,由此可知该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的
A. 20% B. 30%
C. 40% D. 70%
解析:假设该DNA分子中有100个碱基,则α链,β链各有50个碱基。
根据题意:在DNA分子中A=T=100×30%=30,所以根据碱基互补配对原则G=C=(100-30×2)/2=20。要使G在某条链上达到最大值,只要将这20个G都集中在该链上就可以实现。即:一条链上的G的最大值可占该链碱基的比例:20/50×100%=40%,故答案选A。
【例4】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%,则该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:假设该DNA分子共有碱基100个,则α链,β链各有50个碱基。
依据题意:Aα+Gα=100×24%=24,Aα=1.4Gα ,求得Aα=14,Gα=10,所以Tβ=Aα=14,该DNA分子中的β链中,胸腺嘧啶占该链碱基数目的比例:(14/50)×100%=28%,故答案选D。
【例5】某同学制作的DNA双螺旋结构模型中,在一条链中所用碱基模块A∶C∶T∶G为1∶2∶3∶4,则该模型中上述碱基模块的比应为
A. 1∶2∶3∶4 B. 3∶4∶1∶2
C. 1∶1∶1∶1 D. 2∶3∶2∶3
解析:假设该DNA分子共有碱基100个,则α链,β链各有50个碱基。
依据题意:Aα=Cα=Tα=Gα=1∶2∶3∶4,所以可以得出:Aα=Tβ=50×(1/10)=5;Cα=Gβ=50×(2/10)=10;Tα=Aβ=50×(3/10)=15;Gα=Cβ=50×(4/10)=20,所以A:C:T:G=(Aα+Aβ):(Cα+Cβ):(Tα+Tβ):(Gα+Gβ)=2∶3∶2∶3,故答案选D。
综合上述五个例题的分析和解答??笔者认为在解决DNA碱基计算的问题时巧设DNA的碱基数为“100”??然后根据题目的意思和碱基互补配对的原则计算出每一条链上的各种碱基的数量??这样问题就迎刃而解了??学生也比较容易接收这种的解题思路??这对培养学生将复杂问题简单化提供了一个很好的范例。
(作者单位:五华县田家炳中学)
责任编校 李平安
【例1】若在一双链DNA分子中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占碱基总和的44%,在其中的一条链中A和C分别占该链碱基数的22%和30%,那么在另一条链中腺嘌呤和胞嘧啶分别占该链碱基数的比值为
A. 34%、14% B. 22%、30%
C. 14%、34% D. 20%、28%
解析:假设该双链DNA分子共有100个碱基,则α链,β链各有50个碱基。根据题意: Aα=50×22%=11;Cα=50×30%=15,因为G+C=100×44%=44,所以A+T=56,又因为在DNA分子中C=G,A=T,所以求得C=G=22,A=T=28。综合上述数据可以得出:Aβ=A-Aα=17;Cβ=C-Cα=7,所以Aβ占β链碱基数的比值为:(17/50)×100%=34%;Cβ占β链碱基数的比值为:(7/50)×100%=14%,故答案选A。
【例2】在一个DNA分子中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%,其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%,则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的
A. 24%,22% B. 22%,28%
C. 26%,24% D. 23%,27%
解析:假设该DNA分子中的碱基有100个,则α链,β链各有50个碱基。mRNA链是以β链为模板链合成的r链也含有50个碱基。
根据题意:在DNA分子中A+T=54,A=T=17,那么β链中Gβ=50×22%=11,Tβ=28%×50=14,根据碱基互补配对原则Gr=Cβ=Gα=G-Gβ=[(100-54)/2]-11=12,Cr=Gβ=11,所以mRNA中鸟嘌呤占碱基总数的比例:(12/50)×100%=24%;胞嘧啶占碱基总数的比例:(11/50)×100%=22%,故答案选A。
【例3】分析一个DNA分子时,发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤,由此可知该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的
A. 20% B. 30%
C. 40% D. 70%
解析:假设该DNA分子中有100个碱基,则α链,β链各有50个碱基。
根据题意:在DNA分子中A=T=100×30%=30,所以根据碱基互补配对原则G=C=(100-30×2)/2=20。要使G在某条链上达到最大值,只要将这20个G都集中在该链上就可以实现。即:一条链上的G的最大值可占该链碱基的比例:20/50×100%=40%,故答案选A。
【例4】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%,则该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:假设该DNA分子共有碱基100个,则α链,β链各有50个碱基。
依据题意:Aα+Gα=100×24%=24,Aα=1.4Gα ,求得Aα=14,Gα=10,所以Tβ=Aα=14,该DNA分子中的β链中,胸腺嘧啶占该链碱基数目的比例:(14/50)×100%=28%,故答案选D。
【例5】某同学制作的DNA双螺旋结构模型中,在一条链中所用碱基模块A∶C∶T∶G为1∶2∶3∶4,则该模型中上述碱基模块的比应为
A. 1∶2∶3∶4 B. 3∶4∶1∶2
C. 1∶1∶1∶1 D. 2∶3∶2∶3
解析:假设该DNA分子共有碱基100个,则α链,β链各有50个碱基。
依据题意:Aα=Cα=Tα=Gα=1∶2∶3∶4,所以可以得出:Aα=Tβ=50×(1/10)=5;Cα=Gβ=50×(2/10)=10;Tα=Aβ=50×(3/10)=15;Gα=Cβ=50×(4/10)=20,所以A:C:T:G=(Aα+Aβ):(Cα+Cβ):(Tα+Tβ):(Gα+Gβ)=2∶3∶2∶3,故答案选D。
综合上述五个例题的分析和解答??笔者认为在解决DNA碱基计算的问题时巧设DNA的碱基数为“100”??然后根据题目的意思和碱基互补配对的原则计算出每一条链上的各种碱基的数量??这样问题就迎刃而解了??学生也比较容易接收这种的解题思路??这对培养学生将复杂问题简单化提供了一个很好的范例。
(作者单位:五华县田家炳中学)
责任编校 李平安