专题7 碱基互补配对原则的相关计算

$ \mathrm{M}13 $ 噬菌体的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 为单链结构，其碱基比例没有规律，无法计算， $ \mathrm{A} $ 错误； $ \mathrm{M}13 $ 噬菌体的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制在宿主细胞中进行， $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶是宿主细胞的， $ \mathrm{M}13 $ 噬菌体自身不含， $ \mathrm{B} $ 错误；根据已知信息，无法计算出 $ \mathrm{T}2 $ 噬菌体 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子的一条链中胸腺嘧啶的具体比例， $ \mathrm{C} $ 错误；根据题干信息可知， $ \mathrm{T}2 $ 噬菌体 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中 $ \mathrm{G} $ 占 $ 24\% $ ，且 $ \mathrm{A}=\mathrm{T} $ 、 $ \mathrm{G}=\mathrm{C} $ ，可求出 $ \mathrm{G}+\mathrm{C} $ 占 $ 48\% $ ，则 $ \mathrm{A}+\mathrm{T} $ 占 $ 52\% $ ，由于 $ {\mathrm{A}}_{1}={\mathrm{T}}_{2} $ ， $ {\mathrm{A}}_{2}={\mathrm{T}}_{1} $ ， $ {\mathrm{G}}_{1}={\mathrm{C}}_{2} $ ， $ {\mathrm{G}}_{2}={\mathrm{C}}_{1}({\mathrm{A}}_{1} $ 表示一条单链上腺嘌呤所占的比例， $ {\mathrm{A}}_{2} $ 表示另一条单链上腺嘌呤所占的比例，其他同理 $ ) $ ，所以 $ \mathrm{T}2 $ 噬菌体 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子的一条链中 $ (\mathrm{A}+\mathrm{T}):(\mathrm{C}+\mathrm{G})=13:12 $ ， $ \mathrm{D} $ 正确。

在 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中， $ \mathrm{A} $ 与 $ \mathrm{T} $ 配对， $ \mathrm{G} $ 与 $ \mathrm{C} $ 配对，已知有10个 $ \mathrm{A} $ 、5个 $ \mathrm{T} $ ，由于 $ \mathrm{A} $ 与 $ \mathrm{T} $ 配对，所以 $ \mathrm{A} $ 和 $ \mathrm{T} $ 最多能形成5个碱基对， $ \mathrm{G} $ 和 $ \mathrm{C} $ 各有5个，最多能形成5个碱基对，那么总共最多能形成 $ 5+5=10 $ （个）碱基对，但同时要考虑磷酸和脱氧核糖的数量（15个磷酸和30个脱氧核糖），根据 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的结构，每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基组成，15个磷酸最多只能组成15个脱氧核苷酸，所以最多只能形成7个碱基对， $ \mathrm{A} $ 错误；线性 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子两条链 $ 3\prime $ 端的脱氧核糖只与一个磷酸相连， $ \mathrm{B} $ 错误； $ \mathrm{A}—\mathrm{T} $ 之间有2个氢键， $ \mathrm{G}—\mathrm{C} $ 之间有3个氢键， $ \mathrm{A} $ 和 $ \mathrm{T} $ 最多形成5个碱基对， $ \mathrm{G} $ 和 $ \mathrm{C} $ 最多形成5个碱基对，但由于磷酸数量的限制，最多形成7个碱基对， $ \mathrm{A}—\mathrm{T} $ 有2个， $ \mathrm{G}—\mathrm{C} $ 有5个时氢键数最多，为 $ 2×2+5×3=19 $ （个）， $ \mathrm{C} $ 正确；由于碱基对最多只有7个，且碱基的数量和比例均有限制，所以最多能形成的碱基排列顺序会远小于 $ {4}^{10} $ 种， $ \mathrm{D} $ 错误。

$ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中 $ \mathrm{A}=\mathrm{T} $ ， $ \mathrm{G}=\mathrm{C} $ ，若一条链中 $ \mathrm{T}+\mathrm{A} $ 占 $ 30\% $ ，则该 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子的另一条链中 $ \mathrm{T}+\mathrm{A} $ 也占 $ 30\% $ ， $ \mathrm{A} $ 正确；该 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中有1 000个碱基对，即总碱基数为2 000个，一条链中 $ \mathrm{T}+\mathrm{A} $ 占 $ 30\% $ ，则该链 $ \mathrm{T}+\mathrm{A} $ 数量为 $ 30\%×1000=300 $ （个），根据碱基互补配对原则，整个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中腺嘌呤 $ (\mathrm{A}) $ 的总数等于一条链 $ \mathrm{T}+\mathrm{A} $ 的数量，即300个， $ \mathrm{B} $ 正确；将该 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子用 $ {}^{15}\mathrm{N} $ 完全标记后置于含 $ {}^{14}\mathrm{N} $ 的培养基中连续人工复制3次，由于原料含 $ {}^{14}\mathrm{N} $ ，故子代 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中含 $ {}^{14}\mathrm{N} $ 的比例为1， $ \mathrm{C} $ 正确；该 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中碱基 $ \mathrm{G} $ 的比例为 $ (1-30\%)÷2=35\% $ ， $ \mathrm{G} $ 的数量为 $ 2000×35\%=700 $ （个），该 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子第3次复制时需要消耗 $ {2}^{3-1}×700=2800 $ （个）碱基 $ \mathrm{G} $ ， $ \mathrm{D} $ 错误。

$ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上有60个碱基，则转录产生该 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子片段中应至少有120个碱基； $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 是双螺旋结构，按照碱基互补配对原则，有 $ \mathrm{A}=\mathrm{T} $ 、 $ \mathrm{G}=\mathrm{C} $ ,则在双链 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中嘌呤数和嘧啶数均等于 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 碱基总数的一半，即 $ (\mathrm{A}+\mathrm{G})=(\mathrm{C}+\mathrm{T})=\dfrac{1}{2}×120=60 $ （个）； $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 有60个碱基，不考虑终止密码子,根据关系式 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的碱基数∶肽链中的氨基酸数 $ =3:1 $ 可知，合成的多肽链中最多有20个氨基酸，肽键数可能为19个，故 $ \mathrm{D} $ 正确。

“十二肽”是由12个氨基酸脱水缩合形成的，合成肽链时至少需要12个编码氨基酸的密码子， $ \mathrm{A} $ 错误；由于转录和翻译过程中 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中的碱基数 $ :\mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中的碱基数∶蛋白质中的氨基酸数 $ =6:3:1 $ ，因此控制合成该“十二肽”相应的基因至少有72个碱基， $ \mathrm{B} $ 错误；分析题图可知，该“十二肽”中的氨基酸只有赖氨酸含有两个氨基，因此分子式为 $ {\mathrm{C}}_{X}{\mathrm{H}}_{Y}{\mathrm{N}}_{Z}{\mathrm{O}}_{W}\mathrm{S} $ 的“十二肽”彻底水解后产生的赖氨酸的个数是 $ (Z-12) $ 个， $ \mathrm{C} $ 正确；氨基酸形成肽链的场所是核糖体，由于该“十二肽”由12个氨基酸组成，且彻底水解后只得到5种氨基酸，故在此合成过程中不需要61种 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 参与， $ \mathrm{D} $ 错误。