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第三章 微專題五 辨析中心法則中的信息流動及相關計算(課件 學案,共2份)浙科版(2019)必修2 遺傳與進化

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第三章 微專題五 辨析中心法則中的信息流動及相關計算(課件 學案,共2份)浙科版(2019)必修2 遺傳與進化

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辨析中心法則中的信息流動及相關計算
一、DNA復制、轉錄、翻譯、逆轉錄和RNA復制的比較
項目 DNA復制 轉錄 翻譯 逆轉錄 RNA復制
場所 主要在細胞核 主要在細胞核 核糖體 宿主細胞 宿主細胞
模板 DNA的兩條鏈 DNA的一條鏈 mRNA RNA RNA
原料 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 20種氨基酸 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 縮合反應的酶 逆轉錄酶 RNA復制酶
能量 ATP
堿基互補配對原則 G-C,C-G
A-T,T-A A-U,T-A A-U,U-A A-T,U-A A-U,U-A
產物 兩個子代DNA RNA 多肽鏈 DNA RNA
信息傳遞 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白質 RNA→DNA RNA→RNA
意義 前后代之間傳遞遺傳信息 表達遺傳信息 表達遺傳信息 通過宿主細胞傳遞遺傳信息,合成蛋白質 前后代之間傳遞遺傳信息
例1 研究表明,細胞中DNA復制時,先要以DNA為模板轉錄形成的產物作為“引物”,再延伸子鏈。圖中a、b代表兩種酶,其中b酶可催化脫氧核苷酸加到已有的核苷酸鏈上。下列關于DNA復制過程的敘述,正確的是(  )
A.“引物”是DNA分子片段
B.a、b酶分別為解旋酶和DNA酶
C.DNA復制是一個酶促合成過程且需要能量
D.DNA通過半保留復制合成的兩條子鏈堿基序列相同
例2 如圖為原核細胞內某一基因指導蛋白質合成示意圖,下列敘述錯誤的是(  )
A.①②過程都有氫鍵的形成和斷裂
B.①處有RNA聚合酶參與
C.真核細胞中,核基因指導蛋白質的合成過程跟圖示一致
D.①處有DNA-RNA雜合雙鏈片段形成,②處有三種RNA參與
二、DNA的結構及遺傳信息的傳遞和表達中的相關計算
1.DNA中堿基數量的計算規律
設DNA一條鏈為1鏈,互補鏈為2鏈。根據堿基互補配對原則可知,A1=T2,A2=T1,G1=C2,G2=C1。
(1)A1+A2=T1+T2;G1+G2=C1+C2。
即:雙鏈中A=T,G=C,A+G=T+C=A+C=T+G=(A+G+T+C)。
規律一:雙鏈DNA中嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數,任意兩個不互補堿基之和為堿基總數的一半。
(2)A1+T1=A2+T2;G1+C1=G2+C2。
==(N為相應的堿基總數),==。
規律二:互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等,簡記為“補則等”。
(3)與的關系是互為倒數。
規律三:非互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中互為倒數,簡記為“不補則倒”。
(4)若=a,=b,則=(a+b)。
規律四:某種堿基在雙鏈中所占的比例等于它在每一條單鏈中所占比例和的一半。
2.基因(DNA)、mRNA上堿基數目最多對應的肽鏈中氨基酸數目,如圖所示:
可見,蛋白質中氨基酸數目=1/3mRNA堿基數目=1/6DNA堿基數目。
提醒 實際基因表達過程中的數量關系不符合6∶3∶1的原因
①合成的肽鏈在加工過程中可能會被剪切掉部分氨基酸。
②轉錄出的mRNA中有終止密碼子,終止密碼子不編碼氨基酸。
例3 某雙鏈(α鏈和β鏈)DNA分子中鳥嘌呤與胞嘧啶的數量之和占全部堿基總數的56%,α鏈中腺嘌呤占28%。下列關于該DNA分子中各堿基數量及其相互關系的敘述,錯誤的是(  )
A.β鏈中腺嘌呤與胸腺嘧啶的數量之和占該鏈堿基總數的44%
B.β鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占的比例相等,均是28%
C.α鏈中胸腺嘧啶所占的比例是16%,占雙鏈DNA分子的8%
D.α鏈中(G+C)/(A+T)=14/11,β鏈中(A+T)/(G+C)=11/14
例4 在DNA分子模型的構建實驗中,若僅用訂書釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構建一個含10對堿基(A有6個)的DNA雙鏈片段,那么使用的訂書釘個數為(  )
A.58個 B.75個 C.82個 D.88個
1.如圖為多肽鏈的生物合成過程示意圖,下列敘述正確的是(  )
A.由肽鏈延伸方向可以判斷該核糖體是自右向左移動
B.核糖體與mRNA開始結合的位點為翻譯的啟動部位
C.mRNA是翻譯的模板,其上的密碼子都能決定氨基酸
D.離開核糖體的tRNA可再次結合相同的氨基酸
2.某細胞中有關物質合成如圖,①~⑤表示生理過程,Ⅰ、Ⅱ表示結構或物質。據圖分析,下列說法正確的是(  )
A.用某藥物抑制②過程,該細胞的需氧呼吸可能受到影響
B.物質Ⅱ上也具有基因,此處基因的傳遞遵循孟德爾遺傳定律
C.圖中③過程核糖體在mRNA上由左向右移動
D.③⑤為同一生理過程,所用密碼子的種類和數量相同
3.真核細胞的基因中含有外顯子(如a、c對應DNA片段)和內含子(如b對應DNA片段),經轉錄產生前體mRNA,其中內含子轉錄的RNA片段會被剪接體(由一些蛋白質和小型RNA 構成)切除并快速水解,外顯子轉錄的RNA片段會相互連接形成成熟mRNA,如圖所示。下列敘述錯誤的是(  )
A.轉錄時, RNA 聚合酶與DNA 分子的某一啟動部位相結合
B.剪接體識別結合前體mRNA時,需符合 A-U、G-C 堿基配對原則
C.轉錄產生的前體mRNA 和加工形成的成熟mRNA核苷酸序列相同
D.b表示內含子轉錄出的RNA片段,不能編碼蛋白質
4.一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有21個肽鍵的多肽,則合成這段多肽需要的tRNA個數以及此mRNA分子至少含有的堿基個數(不包含終止密碼子)依次為(  )
A.63 21 B.66 22 C.22 66 D.21 66
5.某生物興趣小組在“制作DNA雙螺旋結構模型”活動前,準備了如表所示材料及相關連接物若干,充分利用材料后成功地搭建出了一個完整的DNA分子模型。下列關于他們構建的DNA模型的敘述,不正確的是(  )
五碳糖 磷酸 腺嘌呤 胞嘧啶 鳥嘌呤 胸腺嘧啶 尿嘧啶
600個 520個 110個 130個 120個 150個 110個
A.該模型含有460個脫氧核苷酸
B.該模型中嘌呤總數和嘧啶總數的比是1∶1
C.該模型中需要堿基對之間的氫鍵連接物580個
D.該模型理論上可能的核苷酸序列有4230種
6.假設T2噬菌體的DNA含500個堿基對,其中鳥嘌呤占全部堿基的20%。一個14N標記的T2噬菌體侵染帶15N標記的大腸桿菌,最后釋放出50個子代噬菌體。下列敘述錯誤的是(  )
A.子代噬菌體的DNA、蛋白質分子均帶14N標記
B.得到許多子代噬菌體說明DNA具有復制和表達雙重功能
C.子代噬菌體含14N的DNA鏈共2條,且其堿基序列互補
D.產生這些子代噬菌體共消耗了14 700個腺嘌呤脫氧核苷酸
答案精析
例1 C [由題意可知,細胞中DNA復制時,先要以DNA為模板轉錄形成的產物作為“引物”,故“引物”是RNA片段,A錯誤;a、b酶分別為解旋酶和DNA聚合酶,B錯誤;DNA復制要有能量的驅動,在解旋酶和DNA聚合酶的參與下完成,因此DNA復制是一個酶促合成過程且需要能量,C正確;通過半保留復制合成的兩條子鏈堿基序列互補,D錯誤。]
例2 C
例3 B [鳥嘌呤與胞嘧啶的數量之和占全部堿基總數的56%,則腺嘌呤與胸腺嘧啶的數量之和占全部堿基總數的44%,互補堿基之和在單雙鏈中比值相等,A正確;兩條鏈中胞嘧啶和鳥嘌呤兩者不一定是等分的,每條鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占的比例不能確定,B錯誤;α鏈中胸腺嘧啶所占的比例是1-56%-28%=16%,則占雙鏈中的比例是16%÷2=8%,C正確;根據堿基互補配對原則,α鏈中的G與β鏈中的C配對,α鏈中的C與β鏈中的G配對,同理A與T也一樣,因此若α鏈中(G+C)/(A+T)=14/11,則β鏈中(A+T)/(G+C)=11/14,D正確。]
例4 C [每個脫氧核苷酸的三部分間需要2個訂書釘,每條鏈上的10個脫氧核苷酸間需要9個訂書釘,兩條鏈間的6對A-T和4對G-C間各需要12個訂書釘,每條脫氧核苷酸鏈使用訂書釘10×2+9=29(個),所以共使用訂書釘個數為12+12+29×2=82(個)。]
跟蹤訓練
1.D [由肽鏈延伸方向可以判斷該核糖體自左向右移動,A錯誤;核糖體與mRNA開始結合的位點不是翻譯的啟動部位(起始密碼子),而是在起始密碼子之前的一段序列,但從起始密碼子才開始翻譯,因此核糖體與mRNA開始結合的位點為起始密碼子的上游部位,B錯誤;mRNA是翻譯的模板,終止密碼子不編碼氨基酸,C錯誤;一種tRNA只能運載一種氨基酸,故離開核糖體的tRNA可再次結合相同的氨基酸,D正確。]
2.A
3.C [依題意,經轉錄產生前體mRNA,其中內含子轉錄的RNA片段會被剪接體(由一些蛋白質和小型RNA 構成)切除并快速水解,外顯子轉錄的RNA片段會相互連接形成成熟mRNA,因此,轉錄產生的前體mRNA 和加工形成的成熟mRNA核苷酸序列不相同,C錯誤。]
4.C
5.D [根據堿基互補配對原則,只能形成110個A-T堿基對,120個C-G堿基對,即形成的DNA模型含有460個脫氧核苷酸,A正確;DNA雙螺旋結構模型中嘌呤總數和嘧啶總數的比是1∶1,B正確;A-T堿基對之間有2個氫鍵,C-G堿基對之間有3個氫鍵,所以該模型中需要堿基對之間的氫鍵連接物的個數為110×2+120×3=580(個),C正確;該模型中有230個堿基對,其中110個A-T堿基對,120個C-G堿基對,所以能搭建出的DNA分子模型種類少于4230種,D錯誤。]
6.A [合成子代噬菌體的DNA和蛋白質外殼所需的原料均由大腸桿菌提供,大腸桿菌細胞含有15N標記,所以子代噬菌體的DNA、蛋白質分子均帶15N標記,A錯誤;產生50個子代噬菌體,相當于合成了49個DNA(原來有1個模板DNA分子),由于鳥嘌呤占全部堿基的20%,G=C,A=T,因此A占30%,即每個DNA中腺嘌呤脫氧核苷酸為300個,因此產生這些子代噬菌體共消耗了300×49=14 700(個)腺嘌呤脫氧核苷酸,D正確。](共29張PPT)
第三章 遺傳的分子基礎
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微專題五
辨析中心法則中的信息流動及相關計算
一、DNA復制、轉錄、翻譯、逆轉錄和RNA復制的比較
項目 DNA復制 轉錄 翻譯 逆轉錄 RNA復制
場所 主要在細胞核 主要在細胞核 核糖體 宿主細胞 宿主細胞
模板 DNA的兩條鏈 DNA的一條鏈 mRNA RNA RNA
原料 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 20種氨基酸 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 縮合反應的酶 逆轉錄酶 RNA復
制酶
項目 DNA復制 轉錄 翻譯 逆轉錄 RNA復制
能量 ATP
堿基互補配對原則 G-C,C-G
A-T,T-A A-U,T-A A-U, U-A A-T,U-A A-U,
U-A
產物 兩個子代DNA RNA 多肽鏈 DNA RNA
信息傳遞 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白質 RNA→DNA RNA→
RNA
項目 DNA復制 轉錄 翻譯 逆轉錄 RNA復制
意義 前后代之間傳遞遺傳信息 表達遺傳信息 表達遺傳信息 通過宿主細胞傳遞遺傳信息,合成蛋白質 前后代之間傳遞遺傳信息
例1 研究表明,細胞中DNA復制時,先要以DNA為模板轉錄形成的產物作為“引物”,再延伸子鏈。圖中a、b代表兩種酶,其中b酶可催化脫氧核苷酸加到已有的核苷酸鏈上。下列關于
DNA復制過程的敘述,正確的是
A.“引物”是DNA分子片段
B.a、b酶分別為解旋酶和DNA酶
C.DNA復制是一個酶促合成過程且需要能量
D.DNA通過半保留復制合成的兩條子鏈堿基序列相同

由題意可知,細胞中DNA復制時,先要以
DNA為模板轉錄形成的產物作為“引物”,
故“引物”是RNA片段,A錯誤;
a、b酶分別為解旋酶和DNA聚合酶,
B錯誤;
DNA復制要有能量的驅動,在解旋酶和DNA聚合酶的參與下完成,因此DNA復制是一個酶促合成過程且需要能量,C正確;
通過半保留復制合成的兩條子鏈堿基序列互補,D錯誤。
例2 如圖為原核細胞內某一基因指導蛋白質合成示意圖,下列敘述錯誤的是
A.①②過程都有氫鍵的形成和斷裂
B.①處有RNA聚合酶參與
C.真核細胞中,核基因指導蛋白質的合成過程跟圖示一致
D.①處有DNA-RNA雜合雙鏈片段形成,②處有三種RNA參與

①過程為轉錄,DNA解旋過程中有氫
鍵的斷裂,DNA雙螺旋重新形成過程
中有氫鍵的形成,②過程為翻譯,tRNA
的反密碼子和mRNA的密碼子之間堿基互補配對,形成氫鍵,tRNA從mRNA上離開有氫鍵的斷裂,A正確;
圖示中該基因邊轉錄邊翻譯,而真核細胞中核基因是先轉錄后翻譯,故兩者不一樣,C錯誤;
轉錄過程中,以DNA為模板合成RNA,會形成DNA-RNA雜交區域,翻譯過程中有tRNA、mRNA和rRNA參與,D正確。
二、DNA的結構及遺傳信息的傳遞和表達中的相關計算
1.DNA中堿基數量的計算規律
設DNA一條鏈為1鏈,互補鏈為2鏈。根據堿基互補配對原則可知,A1=T2,A2=T1,G1=C2,G2=C1。
(1)A1+A2=T1+T2;G1+G2=C1+C2。
即:雙鏈中A=T,G=C,A+G=T+C=A+C=T+G= (A+G+T+C)。
規律一:雙鏈DNA中嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數,任意兩個不互補堿基之和為堿基總數的一半。
(2)A1+T1=A2+T2;G1+C1=G2+C2。
規律二:互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等,簡記為“補則等”。
規律三:非互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中互為倒數,簡記為“不補則倒”。
規律四:某種堿基在雙鏈中所占的比例等于它在每一條單鏈中所占比例和的一半。
2.基因(DNA)、mRNA上堿基數目最多對應的肽鏈中氨基酸數目,如圖所示:
可見,蛋白質中氨基酸數目=1/3mRNA堿基數目=1/6DNA堿基數目。
提醒
實際基因表達過程中的數量關系不符合6∶3∶1的原因
①合成的肽鏈在加工過程中可能會被剪切掉部分氨基酸。
②轉錄出的mRNA中有終止密碼子,終止密碼子不編碼氨基酸。
例3 某雙鏈(α鏈和β鏈)DNA分子中鳥嘌呤與胞嘧啶的數量之和占全部堿基總數的56%,α鏈中腺嘌呤占28%。下列關于該DNA分子中各堿基數量及其相互關系的敘述,錯誤的是
A.β鏈中腺嘌呤與胸腺嘧啶的數量之和占該鏈堿基總數的44%
B.β鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占的比例相等,均是28%
C.α鏈中胸腺嘧啶所占的比例是16%,占雙鏈DNA分子的8%
D.α鏈中(G+C)/(A+T)=14/11,β鏈中(A+T)/(G+C)=11/14

鳥嘌呤與胞嘧啶的數量之和占全部堿基總數的56%,則腺嘌呤與胸腺嘧啶的數量之和占全部堿基總數的44%,互補堿基之和在單雙鏈中比值相等,A正確;
兩條鏈中胞嘧啶和鳥嘌呤兩者不一定是等分的,每條鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占的比例不能確定,B錯誤;
α鏈中胸腺嘧啶所占的比例是1-56%-28%=16%,則占雙鏈中的比例是16%÷2=8%,C正確;
根據堿基互補配對原則,α鏈中的G與β鏈中的C配對,α鏈中的C與β鏈中的G配對,同理A與T也一樣,因此若α鏈中(G+C)/(A+T)=14/11,則β鏈中(A+T)/(G+C)=11/14,D正確。
例4 在DNA分子模型的構建實驗中,若僅用訂書釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構建一個含10對堿基(A有6個)的DNA雙鏈片段,那么使用的訂書釘個數為
A.58個 B.75個 C.82個 D.88個

每個脫氧核苷酸的三部分間需要2個訂書釘,每條鏈上的10個脫氧核苷酸間需要9個訂書釘,兩條鏈間的6對A-T和4對G-C間各需要12個訂書釘,每條脫氧核苷酸鏈使用訂書釘10×2+9=29(個),所以共使用訂書釘個數為12+12+29×2=82(個)。
1.如圖為多肽鏈的生物合成過程示意圖,下列敘述正確的是
A.由肽鏈延伸方向可以判斷該核糖體是自右向左移動
B.核糖體與mRNA開始結合的位點為翻
譯的啟動部位
C.mRNA是翻譯的模板,其上的密碼子
都能決定氨基酸
D.離開核糖體的tRNA可再次結合相同的
氨基酸

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由肽鏈延伸方向可以判斷該核糖體自
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核糖體與mRNA開始結合的位點不是
翻譯的啟動部位(起始密碼子),而是
在起始密碼子之前的一段序列,但從
起始密碼子才開始翻譯,因此核糖體與mRNA開始結合的位點為起始密碼子的上游部位,B錯誤;
mRNA是翻譯的模板,終止密碼子不編碼氨基酸,C錯誤;
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一種tRNA只能運載一種氨基酸,故離開核糖體的tRNA可再次結合相同的氨基酸,D正確。
2.某細胞中有關物質合成如圖,①~⑤表示生理過程,Ⅰ、Ⅱ表示結構或物質。據圖分析,下列說法正確的是
A.用某藥物抑制②過程,該細
胞的需氧呼吸可能受到影響
B.物質Ⅱ上也具有基因,此處
基因的傳遞遵循孟德爾遺傳定律
C.圖中③過程核糖體在mRNA上由左向右移動
D.③⑤為同一生理過程,所用密碼子的種類和數量相同

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線粒體是進行需氧呼吸的主
要場所,②過程為核基因的
轉錄過程,以②過程形成的
mRNA為模板翻譯成的前體蛋白可進入線粒體發揮作用,因此若用某藥物抑制②過程,可能會影響線粒體的功能,進而導致該細胞的需氧呼吸受到影響,A正確;
物質Ⅱ為環狀的線粒體DNA,其上具有的基因為細胞質基因,細胞質基因的傳遞不遵循孟德爾遺傳定律,B錯誤;
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③過程表示翻譯,一個
mRNA分子上可以相繼
結合多個核糖體,同時
進行多條肽鏈的合成,且先結合的核糖體中合成的肽鏈最長,據此可知③過程核糖體在mRNA上由右向左移動,C錯誤;
③⑤均為翻譯過程,由于翻譯的模板mRNA不同,因此所用密碼子的種類和數量不一定相同,D錯誤。
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3.真核細胞的基因中含有外顯子(如a、c對應DNA片段)和內含子(如b對應DNA片段),經轉錄產生前體mRNA,其中內含子轉錄的RNA片段會被剪接體(由一些蛋白質和小型RNA 構成)切除并快速水解,外顯子轉錄的RNA片段會相互連接形成成熟mRNA,如圖所示。下列敘述錯誤的是
A.轉錄時,RNA聚合酶與DNA 分子的某一啟動部位
相結合
B.剪接體識別結合前體mRNA時,需符合 A-U、G-C
堿基配對原則
C.轉錄產生的前體mRNA 和加工形成的成熟mRNA核苷酸序列相同
D.b表示內含子轉錄出的RNA片段,不能編碼蛋白質

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依題意,經轉錄產生前體mRNA,其中內
含子轉錄的RNA片段會被剪接體(由一些蛋
白質和小型RNA 構成)切除并快速水解,外
顯子轉錄的RNA片段會相互連接形成成熟
mRNA,因此,轉錄產生的前體mRNA 和
加工形成的成熟mRNA核苷酸序列不相同,C錯誤。
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4.一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有21個肽鍵的多肽,則合成這段多肽需要的tRNA個數以及此mRNA分子至少含有的堿基個數(不包含終止密碼子)依次為
A.63 21 B.66 22
C.22 66 D.21 66

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5.某生物興趣小組在“制作DNA雙螺旋結構模型”活動前,準備了如表所示材料及相關連接物若干,充分利用材料后成功地搭建出了一個完整的DNA分子模型。下列關于他們構建的DNA模型的敘述,不正確的是
A.該模型含有460個脫氧核苷酸
B.該模型中嘌呤總數和嘧啶總數的比是1∶1
C.該模型中需要堿基對之間的氫鍵連接物580個
D.該模型理論上可能的核苷酸序列有4230種

五碳糖 磷酸 腺嘌呤 胞嘧啶 鳥嘌呤 胸腺嘧啶 尿嘧啶
600個 520個 110個 130個 120個 150個 110個
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根據堿基互補配對原則,只能形成110個A-T堿基對,120個C-G堿基對,即形成的DNA模型含有460個脫氧核苷酸,A正確;
DNA雙螺旋結構模型中嘌呤總數和嘧啶總數的比是1∶1,B正確;
A-T堿基對之間有2個氫鍵,C-G堿基對之間有3個氫鍵,所以該模型中需要堿基對之間的氫鍵連接物的個數為110×2+120×3=580(個),C正確;
該模型中有230個堿基對,其中110個A-T堿基對,120個C-G堿基對,所以能搭建出的DNA分子模型種類少于4230種,D錯誤。
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6.假設T2噬菌體的DNA含500個堿基對,其中鳥嘌呤占全部堿基的20%。一個14N標記的T2噬菌體侵染帶15N標記的大腸桿菌,最后釋放出50個子代噬菌體。下列敘述錯誤的是
A.子代噬菌體的DNA、蛋白質分子均帶14N標記
B.得到許多子代噬菌體說明DNA具有復制和表達雙重功能
C.子代噬菌體含14N的DNA鏈共2條,且其堿基序列互補
D.產生這些子代噬菌體共消耗了14 700個腺嘌呤脫氧核苷酸

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合成子代噬菌體的DNA和蛋白質外殼所需的原料均由大腸桿菌提供,大腸桿菌細胞含有15N標記,所以子代噬菌體的DNA、蛋白質分子均帶15N標記,A錯誤;
產生50個子代噬菌體,相當于合成了49個DNA(原來有1個模板DNA分子),由于鳥嘌呤占全部堿基的20%,G=C,A=T,因此A占30%,即每個DNA中腺嘌呤脫氧核苷酸為300個,因此產生這些子代噬菌體共消耗了300×49=14 700(個)腺嘌呤脫氧核苷酸,D正確。
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