Question

【題目】研究人員以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料，運(yùn)用同位素標(biāo)記技術(shù)、密度梯度離心等方法研究DNA復(fù)制的機(jī)制。關(guān)于DNA復(fù)制，科學(xué)家曾提出三種假說，如圖所示。請回答下列問題：

（1）研究人員先用含有15NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖多代，培養(yǎng)液中的氮可被大腸桿菌用于合成四種__________分子，作為DNA復(fù)制的原料，最終得到含15N的大腸桿菌，DNA單鏈中兩個(gè)堿基之間通過__________________相連。

（2）將含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14NH4Cl培養(yǎng)液中，繁殖一代后提取子代大腸桿菌的DNA（F1DNA），進(jìn)行密度梯度離心，得到如下圖離心管A中的條帶分布，將F1DNA用解旋酶處理后進(jìn)行密度梯度離心，得到如圖離心管B中的條帶分布。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，某同學(xué)排除了“彌散復(fù)制”假說，依據(jù)是__________。但該同學(xué)錯(cuò)誤地認(rèn)為僅根據(jù)離心管B中的條帶分布就能說明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，你反駁他的理由是_____________________________。

（3）為了進(jìn)一步驗(yàn)證假說，研究人員將上述F1代大腸桿菌繼續(xù)在含14N的培養(yǎng)基上再繁殖一代，進(jìn)行密度梯度離心，請預(yù)測支持“半保留復(fù)制”假說的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：離心后DNA分子在離心管中的條帶分布是__________________。

（4）如上圖表示細(xì)胞中某DNA分子復(fù)制的過程，已知該DNA分子含有48502個(gè)堿基對，而子鏈延伸的速度為105個(gè)堿基對/min，則此DNA復(fù)制約需要30s，而實(shí)際時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于30 s，據(jù)圖分析其原因是____________________________。

Answer 1

【答案】脫氧核糖核苷酸 脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖 離心管B中條帶分布有輕帶和重帶，說明DNA單鏈一種是含15N，另一種是含14N，排除了“彌散復(fù)制”的假說 用解旋酶處理后會(huì)使DNA兩條鏈解開，無論是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制，都會(huì)出現(xiàn)一樣的結(jié)果 1/2在輕帶，1/2在中帶 DNA分子有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)

【解析】

1、DNA分子的復(fù)制時(shí)間：有絲分裂和減數(shù)分裂間期；條件：模板（DNA的雙鏈）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游離的脫氧核苷酸）；過程：邊解旋邊復(fù)制；結(jié)果：一條DNA復(fù)制出兩條DNA；特點(diǎn)：半保留復(fù)制。

2、親代為全重，第1代為全中，說明DNA分子是半保留復(fù)制，一條鏈為14N，另一條鏈為15N；第2代中一半為輕，一半為中，說明復(fù)制兩次后一半DNA都是14N，另一半DNA中一條鏈為14N，另一條鏈為15N。

（1）DNA復(fù)制的原料是四種脫氧核苷酸；DNA單鏈中兩個(gè)堿基之間通過脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖相連。

（2）離心管B中條帶分布有輕帶和重帶，說明DNA單鏈一種是含15N，另一種是含14N，從而排除了“彌散復(fù)制”的假說；用解旋酶處理后會(huì)使DNA兩條鏈解開，無論是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制，都會(huì)出現(xiàn)一樣的結(jié)果，所以認(rèn)為僅根據(jù)離心管B中的條帶分布就能說明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制是錯(cuò)誤的。

（3）將上述F1代大腸桿菌繼續(xù)在含14N的培養(yǎng)基上再繁殖一代，進(jìn)行密度梯度離心，如果離心后DNA分子在離心管中的條帶分布是1/2在輕帶，1/2在中帶，則支持“半保留復(fù)制”假說的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（4）DNA分子有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，可以同時(shí)復(fù)制，縮短復(fù)制的時(shí)間。