Question

14．为研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素（多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症），某科研机构从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA，过程如图．

（1）请画出一个脱氧核苷酸的结构模式图并标注各部分名称．
（2）在DNA单链合成过程中所需条件除酶、模板和原料外还需要ATP．
（3）Klenow酶是一种DNA聚合酶，合成的双链DNA有126个碱基对．
（4）补平过程遵循碱基互补配对原则．经测定一条DNA单链中，碱基A：C：T：G的比例为1：2：3：4，则在双链DNA中上述碱基比例为4：6：4：6（2：3：2：3）．
（5）用 15N标记该双链DNA，复制1次，测得子代DNA中含有 15N的单链占50%，该现象不能（能/不能）说明DNA复制方式为半保留复制．

Answer 1

分析 根据图分析，新型的降钙素食通过蛋白质工程生产的．蛋白质工程的实质是改造基因，生产人类需要的蛋白质．在人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶催化，以4种游离的脱氧核糖核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，获得双链DNA．但合成较长的核苷酸单链时，容易产生缺失碱基的现象，因此获得的DNA分子的序列可能不正确．

解答 解：（1）一个脱氧核苷酸包括一个磷酸、一个脱氧核糖和一个含氮的碱基，其结构模式图见答案．
（2）在DNA单链合成过程中所需条件除酶和原料外还需要ATP提供能量．
（3）由图可得知，是以DNA一条链为模板、4种游离的脱氧核糖核苷酸为原料合成双链DNA，此过程所用的酶是DNA聚合酶．合成的双链DNA含有的碱基对有（72-18）×2+18=126个碱基对．
（4）补平过程遵循碱基互补配对原则．经测定一条DNA单链中，碱基A：C：T：G的比例为1：2：3：4，则在另一条互补的DNA单链中，碱基T：G：A：C的比例为1：2：3：4，故双链DNA中上述碱基A：C：T：G比例为（1+3）：（2+4）：（3+1）：（4+2）=2：3：2：3．
（5）用¹⁵N标记该双链DNA，复制1次，测得子代DNA中含有¹⁵N的单链占50%，该现象不能说明DNA复制方式为半保留复制，原因是若为半保留复制，两个子代DNA分别为和，含有¹⁵N的单链占50%；若为全保留复制，两个子代DNA分别为和，含有¹⁵N的单链占50%．
故答案为：
（1）如图所示

（2）ATP 
（3）DNA聚合     126 
（4）碱基互补配对     4：6：4：6（2：3：2：3）
（5）不能

点评 本题以生产新型降钙素为素材，综合考查了蛋白质工程和基因工程的相关知识，意在考查考生理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题的能力和从题目所给的图形中获取有效信息的能力．