高考姊妹题(15):dNTP与DNA的关系(2021甲卷继承了2016卷Ⅰ)
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种种原因，高考姊妹题系列已经很久没更新了，今天又遇到这两个题，于是就再说道说道。这两个题目现在看来应该不是太困难了，不过当年（2016）初次见到这个题目的时候，很多人（当然包括学生和老师）还是比较蒙的。dATP是啥玩意儿？dATP是怎么加到DNA上的？还有当年的选修一的PCR的原料到底是四种脱氧核苷酸还是dNTP？都需要慢慢梳理一番。现在就来回顾下这两个题：2016年全国卷Ⅰ，29题VS2021全国甲卷，30题。[2016年全国卷Ⅰ，29题节选]有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ）。回答下列问题；
（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的__________（填“α”“β”或γ”）位上。
（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的__________（填“α”“β”或γ”）位上。
解析：（1）由信息“某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP”可知，这种酶是把ATP最外面的那个磷酸基团脱去，然后加到DNA末端上，所以就是γ啦。
（2）首先dATP和ATP的区别就一点，即组成里的糖换成了脱氧核糖，其他都一样。将dATP末端的两个磷酸基团脱去，才能作为原料加到DNA链中，所以应该标记α位的磷酸基团。
答案：（1）γ （2）α
[2021全国甲卷，30题节选] 用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA-Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲（单链），对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
回答下列问题：
（1）该研究人员在制备32p标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是_______。
解析：解析同上，不再重复。实际上这一题重复了2016年全国卷Ⅰ，29题的第（2）问。
答案：dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一。
二、说道说道：
1.源头
由于这两个题目的存在，咱们不得不关注ATP以及dNTP与RNA和DNA的关系这个话题。其实，这两个题目不是将二者联系起来的源头，2009江苏的第1题才是。题目如下：
[2009·江苏，1]下列关于细胞内化合物的叙述，正确的是（ ） A．ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一解析：解析略，注意B选项中的代谢终产物是水和二氧化碳。2009年以前，全国大部分高中都很少关注ATP的具体结构，所以当年这个题出来，还挺新鲜的。从此之后，各种资料开始将ATP与RNA联系起来。所以这个题目才是源头。但，可能出题者觉得没什么花样可玩了，于是就想到了dATP与DNA的关系。于是2016年有两个题目提到：2016全国甲卷第30题和2016海南第11题。所以这两个题才是真正的姊妹题。题目如下：[2016·海南，11]下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是A． 含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一B． 加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加C． 无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成D． 光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成于是乎，资料中就又多了个知识点。不过这两个题目也呼应了当时教材中的一个问题：PCR的原料到底加入的是什么？四种脱氧核苷酸还是dNTP?因为当时选修3在谈到PCR时给了如下图所示，眼尖的老师和同学发现了dNTP。2.dATP是什么？PCR技术加入的原料是dNTP（脱氧核苷酸三磷酸）,为什么不是四种脱氧核苷酸？dNTP是如何参与DNA复制的？
前文说过，dATP和ATP的区别就一点，即组成里的糖换成了脱氧核糖。ATP中的核糖若变为脱氧核糖，就是dATP，即脱氧腺苷三磷酸，小写的d即代表脱氧的意思。ATP和dATP的分子结构示意如下，均含有两个特殊的化学键(图1)。四种脱氧腺苷三磷酸(即dNTP)，包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP，这四种物质统称为dNTP，N指代A/G/T/C。合成DNA的原料是脱氧核苷三磷酸(dNTP)。dNTP既是复制的原料，又为链延长的过程提供能量。DNA聚合酶催化子链延伸时，会切断dNTP末端的两个磷酸基团，形成dNMP和焦磷酸(即PPi)，以dNMP为单位用于子链的延伸，而PPi则会在焦磷酸酶的催化下被迅速水解，为DNA聚合酶提供能量。PCR技术加入的原料是dNTP，合成过程与细胞内类似，也是及提供能量也提供原料。3.不好的现象
每年的高考题过后都会增加一些知识点，比如在这四个题目的加持下，各种教辅都会铺天盖地的介绍ATP的结构以及dATP的结构与RNA和DNA的关系。成为一个必须掌握的知识点。学生要学习的知识点越来越多。学生的压力就越来越大。4.再提供一个练习
大肠杆菌拟核DNA是环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌,置于含3H标记的dTTP的培养液中培养,使新合成的DNA链中的脱氧胸苷均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断,结果如图所示。解析：本题借助大肠杆菌的DNA复制,考查考生辨认、比较、解读的能力和推理、归因的应用能力,试题要求考生能够根据题干和题图信息,结合所学知识点作出合理判断,体现了科学思维素养中演绎与推理要素。结合题图, DNA分子复制过程中,双链会局部解旋,A正确;据题干信息可知,将无放射性标记的大肠杆菌置于含3H标记的dTTP的培养液中培养,使新合成的DNA链中的脱氧胸苷均被3H标记,再结合题图可知,题图实线代表初始的DNA母链,虚线表示合成的DNA子链,Ⅰ所示的DNA链是第二次复制时新合成的部分DNA子链,B正确;双链DNA复制时以DNA分子的两条链分别作为模板,C错误;第一次DNA复制后产生的子代DNA一条链来自母链(实线),一条链为新合成的子链(虚线),故可体现DNA的复制方式是半保留复制,D正确。相关阅读：
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