Question

【題目】大腸桿菌放在含有同位素15N培養基中培育若干代后，細菌DNA所有氮均為15N，它比14N分子密度大。然后將DNA被15N標記的大腸桿菌再移到14N培養基中培養，每隔4小時(相當于分裂繁殖一代的時間)取樣一次，測定其不同世代細菌DNA的密度。實驗結果：DNA復制的密度梯度離心試驗如下圖所示。

(1)中帶含有的氮元素是_______________________。

(2)如果測定第四代DNA分子密度，15N標記的比例表示為___________________。

(3)如果將第一代(全中)DNA鏈的氫鍵斷裂后再測定密度，它的兩條DNA單鏈在試管中的分布位置應為_______________________________________________。

(4)上述實驗表明，子代DNA合成的方式是___________________________。

Answer 1

【答案】 14N和15N 1／8中，7／8輕 1／2重，1／2輕 半保留復制

【解析】試題分析：DNA的復制是半保留復制，即以親代DNA分子的每條鏈為模板，合成相應的子鏈，子鏈與對應的母鏈形成新的DNA分子，這樣一個DNA分子經復制形成兩個子代DNA分子，且每個子代DNA分子都含有一條母鏈。將DNA被15N標記的大腸桿菌移到14N培養基中培養，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA鏈均含14N。根據半保留復制的特點，第一代的DNA分子應一條鏈含15N，一條鏈含14N。一個親代DNA分子復制到第二代形成22=4個DNA，其中有兩個DNA分子各保留親代DNA分子的一條鏈（含15N），另一條鏈為14N，另兩個DNA分子的兩條鏈均含14N；以后各代中含有一條15N鏈、一條14N鏈的DNA分子始終為2個（來自于同一個親代DNA），其余DNA分子兩條鏈均含14N。全含15N的DNA分子比純含14N的DNA分子密度大，在密度梯度離心試驗中，只含15N的DNA分子均位于試管下部，只含14N的DNA分子應位于試管上部，而一條鏈含15N，一條鏈含14N的DNA分子位置應位于前兩者之間，試驗的結果也證明了這一點。

（1）由以上分析可知，中帶（DNA）含有氮元素是：14N和15N。

（2）第四代中由一個親代DNA分子產生的子代DNA數為24=16個，其中一條鏈為14N，另一條鏈為15N的DNA分子有2個，占總數的1/8，位于梯度離心分離的中帶，其余DNA分子均只含14N，有14個，占7/8，位于梯度離心分離的輕帶。

（3）將第一代DNA鏈（一條鏈含14N，另一條鏈含15N）的氫鍵斷裂后，兩條鏈將會分開，測定密度時，應一半鏈在輕帶，一半鏈在重帶。

（4）該實驗證明DNA復制方式為半保留復制。