Question

【題目】研究人員以大腸桿菌為實驗材料，運用同位素標記技術、密度梯度離心等方法研究DNA復制的機制。關于DNA復制，科學家曾提出三種假說，如圖所示。請回答下列問題：

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

（2）將含15N的大腸桿菌轉移到14NH4Cl培養液中，繁殖一代后提取子代大腸桿菌的DNA（F1DNA），進行密度梯度離心，得到如下圖離心管A中的條帶分布，將F1DNA用解旋酶處理后進行密度梯度離心，得到如圖離心管B中的條帶分布。根據實驗結果，某同學排除了“彌散復制”假說，依據是__________。但該同學錯誤地認為僅根據離心管B中的條帶分布就能說明DNA的復制是半保留復制，你反駁他的理由是_____________________________。

（3）為了進一步驗證假說，研究人員將上述F1代大腸桿菌繼續在含14N的培養基上再繁殖一代，進行密度梯度離心，請預測支持“半保留復制”假說的實驗結果：離心后DNA分子在離心管中的條帶分布是__________________。

（4）如上圖表示細胞中某DNA分子復制的過程，已知該DNA分子含有48502個堿基對，而子鏈延伸的速度為105個堿基對/min，則此DNA復制約需要30s，而實際時間遠遠小于30 s，據圖分析其原因是____________________________。

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“彌散復制”的假說 用解旋酶處理后會使DNA兩條鏈解開，無論是全保留復制還是半保留復制，都會出現一樣的結果 1/2在輕帶，1/2在中帶 DNA分子有多個復制起點

【解析】

1、DNA分子的復制時間：有絲分裂和減數分裂間期；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：邊解旋邊復制；結果：一條DNA復制出兩條DNA；特點：半保留復制。

2、親代為全重，第1代為全中，說明DNA分子是半保留復制，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復制的原料是四種脫氧核苷酸；DNA單鏈中兩個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“彌散復制”的假說；用解旋酶處理后會使DNA兩條鏈解開，無論是全保留復制還是半保留復制，都會出現一樣的結果，所以認為僅根據離心管B中的條帶分布就能說明DNA的復制是半保留復制是錯誤的。

（3）將上述F1代大腸桿菌繼續在含14N的培養基上再繁殖一代，進行密度梯度離心，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“半保留復制”假說的實驗結果。

（4）DNA分子有多個復制起點，可以同時復制，縮短復制的時間。