高中生物人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第四章 基因的表达综合与测试随堂练习题

专题强化练7　碱基互补配对原则的相关计算

一、选择题

1.(2020山东省实验中学高三月考,★★☆)某DNA分子共有1 200对碱基,A+T占46%,其中一条链中G和T分别占22%和28%,则由该链转录的信使RNA中G所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别是(　　)

A.32%　400 B.32%　200

C.18%　200 D.22%　400

2.(★★☆)一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA数目、转录此mRNA的基因中至少含有的碱基数目依次为(　　)

A.32,11,66 B.36,12,72

C.12,36,24 D.11,36,72

3.(★★☆)某个多肽的相对分子质量为2 778,氨基酸的平均相对分子质量为110,若考虑终止密码子,则控制该多肽合成的基因的长度至少是(　　)

A.186对碱基 B.78对碱基

C.90对碱基 D.93对碱基

4.(2020河北张家口高三上月考,★★☆)如图为某生物细胞中遗传信息的传递和表达过程(不考虑细胞质遗传),图中的mRNA分子含有m个碱基,其中G+C有n个,由该mRNA合成的蛋白质有4条不同的肽链。以下相关叙述正确的是(　　)

A.图示过程高效进行,发生在能大量分泌蛋白质的人体细胞中

B.酶Ⅰ和酶Ⅱ分别是指存在于细胞核中的DNA聚合酶和解旋酶

C.图中每个核糖体都能大量合成特殊的多肽链,但它们结构不同

D.控制合成该mRNA的基因中至少含有(m-n)个腺嘌呤,碱基总数大于2m

5.(2020山东省实验中学高三月考,★★☆)已知一段mRNA上有60个碱基,其中A和C共有50个,那么转录它的DNA分子中G和T的总数以及该mRNA翻译合成多肽链时应脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码子)(　　)

A.30和20 B.60和20

C.30和19 D.60和19

6.(★★☆)如图为正在进行碱基互补配对的两个脱氧核苷酸,则其最可能是(　　)

A.A—T B.G—C

C.A—U D.都有可能

二、非选择题

7.(2020河北辛集中学高三月考改编,★★★)FX174噬菌体的遗传物质是单链DNA,感染宿主细胞后,先形成复制型的双链DNA分子(其中母链称为正链DNA,子链称为负链DNA)。转录时以负链DNA作为模板合成mRNA。如图为FX174噬菌体的部分基因序列及其所指导合成的蛋白质部分氨基酸(用图示Met、Ser等表示)序列。(起始密码子:AUG;终止密码子:UAA、UAG、UGA)请分析回答下列问题:

(1)以负链DNA作为模板合成的mRNA中,鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的58%,mRNA中鸟嘌呤占37%,模板链对应区段鸟嘌呤占23%,则与mRNA中对应的复制型的双链DNA分子区段中腺嘌呤所占的碱基比例为　　　,正链DNA上腺嘌呤所占的碱基比例为　　　。 

(2)基因D序列所含碱基数比基因E序列多　　　个,基因D指导蛋白质合成过程中,mRNA上的终止密码子是　　　。 

(3)图中显示的氨基酸Gly的密码子是　　　　　,基因D控制合成的蛋白质在核糖体中脱去水分子数为　　　　;基因E转录出的mRNA含有　　　　　个磷酸二酯键,以该mRNA为模板进行蛋白质的合成需要tRNA　　　个。 

答案全解全析

一、选择题

1.A　已知该DNA分子中,A+T占46%,则A=T=23%、C=G=50%-23%=27%。其中一条链中G和T分别占22%和28%,即G1=22%、T1=28%,根据碱基互补配对原则,G=(G1+G2)÷2,则G2=32%,而mRNA中的胞嘧啶与模板链中的鸟嘌呤配对,所以其含量与模板链中的鸟嘌呤含量相等,即为32%。DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1。该DNA分子中共有1 200对碱基,因此其翻译形成的产物中氨基酸的数目最多为1 200×2÷6=400,故选A。

2.B　氨基酸数目=肽键数目+肽链数目=11+1=12;DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1,该肽链含有12个氨基酸,则控制其合成的mRNA分子至少含有的碱基为12×3=36(个);mRNA中相邻的3个碱基构成一个密码子,决定一个氨基酸,因此该mRNA最多决定12个氨基酸,每个氨基酸都需要一个tRNA来运载,因此合成该多肽需要12个tRNA;转录此mRNA的基因中碱基数至少为12×6=72。

3.D　蛋白质相对分子质量=氨基酸相对分子质量×氨基酸个数-水的个数×18=110×氨基酸个数-(氨基酸个数-1)×18=2 778,计算可得氨基酸数目为30。DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1,该多肽含有30个氨基酸,若考虑终止密码子,则控制该多肽合成的基因长度至少是(30+1)×6÷2=93(对)。

4.D　图示中的转录和翻译过程同时进行,表明该细胞为原核细胞,因此该细胞不可能为人体细胞,A错误;酶Ⅰ和酶Ⅱ分别在DNA复制和转录中发挥作用,因此分别是DNA聚合酶和RNA聚合酶,同时该细胞没有细胞核,B错误;该mRNA相继结合4个核糖体,合成4条相同的多肽链,C错误;已知mRNA分子中,A+U+C+G=m个,其中G+C=n个,则A+U=(m-n)个,依据碱基互补配对原则和转录过程可推知,控制合成该mRNA的基因中,其模板链中T+A=(m-n)个,而模板链中的T与非模板链中A的数目相等,可见,控制合成该mRNA的基因中至少含有(m-n)个腺嘌呤,碱基总数至少(不含非编码区)为2n+2(m-n)=2m,D正确。

5.D　由该段mRNA中的A+C=50,可知mRNA的U+G=60-50=10(个),则DNA模板链的T+G=50,DNA非模板链的T+G=10,所以这段DNA分子的G和T的总数为60。又因mRNA的60个碱基最多含20个氨基酸的密码子,翻译成肽链后应脱去19分子水。

6.B　题图中两个脱氧核苷酸之间有3个氢键,因此最可能是G—C碱基对。A—T与A—U之间形成2个氢键,故B正确。

二、非选择题

7.答案　(1)20%　19%　(2)183　UAA　(3)GGU和GGA　151　275　91

解析　(1)由于以负链DNA作为模板合成的mRNA中,鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的58%,mRNA中鸟嘌呤占37%,则尿嘧啶为58%-37%=21%;模板链(即复制型双链DNA分子的负链)对应区段鸟嘌呤占23%,又因为mRNA上鸟嘌呤比例与正链比例相等,所以复制型双链DNA分子中鸟嘌呤占单链比例为37%+23%=60%,则占双链比例为30%,故复制型双链DNA分子中腺嘌呤所占比例为50%-30%=20%;因为mRNA上尿嘧啶所占比例为21%,推知DNA负链上腺嘌呤所占比例为21%,所以正链DNA上腺嘌呤所占的碱基比例为20%×2-21%=19%。(2)据图可知基因D从起始到终止一共含有152个氨基酸和一个终止密码子,基因E从起始到终止一共含有91个氨基酸和一个终止密码子,基因D比基因E多出152-91=61(个)氨基酸,一个氨基酸由一个密码子决定,一个密码子由三个相邻的碱基构成,FX174噬菌体的遗传物质是单链DNA,故基因D比基因E多出61×3=183(个)碱基。基因D终止处碱基为TAA,则其对应的负链DNA上的碱基为ATT,mRNA上的终止密码子为UAA。(3)由于“转录时以负链DNA作为模板合成mRNA”,图中的DNA为正链DNA,则图中氨基酸Gly对应的模板链的脱氧核苷酸碱基序列分别为CCA和CCT,因此氨基酸Gly的密码子是GGU和GGA,基因D控制合成的蛋白质共有152个氨基酸,因此在核糖体中脱去水分子数为151;基因E从起始到终止一共含有91个氨基酸和1个终止密码子,一个氨基酸由一个密码子决定,一个密码子由三个相邻的碱基构成,基因E转录出的mRNA含有核糖核苷酸数是92×3=276,含有275个磷酸二酯键,以该mRNA为模板合成的蛋白质含有91个氨基酸,因此合成过程需要tRNA 91个。