Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組將大腸桿菌放在含有同位素15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代后，大腸桿菌DNA中的所有氮均為15N，然后將被標(biāo)記的大腸桿菌再轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)密度梯度離心后，測(cè)定其不同世代大腸桿菌DNA的密度，結(jié)果如圖所示。請(qǐng)回答下列問題：

（1）培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基中應(yīng)加入____ 作為DNA復(fù)制的原料，該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明DNA分子復(fù)制的方式為 _____

（2）若繼續(xù)測(cè)定第4代DNA分子的密度，則第4代DNA分子中含15N標(biāo)記的DNA分子所占的比例為____

（3）科學(xué)家在研究DNA的復(fù)制方式時(shí)還提出了全保留復(fù)制和彌散復(fù)制模型。全保留復(fù)制模型認(rèn)為DNA復(fù)制后兩條母鏈DNA彼此結(jié)合，恢復(fù)原狀，新合成的兩條子鏈彼此互補(bǔ)結(jié)合形成一條新的DNA雙鏈；彌散復(fù)制模型認(rèn)為親代雙鏈被切成雙鏈片段，而這些片段又可以作為新合成雙鏈片段的模板，新、老雙鏈片段又以某種方式聚集形成“雜種鏈”。分析上圖，根據(jù)第________ 代的復(fù)制結(jié)果可排除全保留復(fù)制模型，根據(jù)第 _________代的復(fù)制結(jié)果可排除彌散復(fù)制模型。

Answer 1

【答案】四種脫氧核苷酸 半保留復(fù)制 1/8 1 2

【解析】

根據(jù)題意和圖示分析可知：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，由于15N與14N的原子量不同，形成的DNA的相對(duì)質(zhì)量不同，DNA分子的兩條鏈都是15N，DNA分子的相對(duì)質(zhì)量最大，離心后分布在試管的下端，如果DNA分子的兩條鏈都含有14N，相對(duì)質(zhì)量最輕，離心后分布在試管上端，如果DNA分子的一條鏈?zhǔn)?/span>14N，另一條鏈?zhǔn)?/span>15N，相對(duì)分子質(zhì)量介于二者之間，離心后分布在試管中部。

根據(jù)題意和圖示分析可知：第1代試管中為全中，說明DNA分子是半保留復(fù)制，一條鏈為14N，另一條鏈為15N。第Ⅱ代試管中一半為輕，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）培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基中應(yīng)加入四種脫氧核苷酸作為DNA復(fù)制的原料，根據(jù)上述分析可知，該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明DNA分子復(fù)制的方式為半保留復(fù)制。

（2）第四代中由一個(gè)親代DNA分子產(chǎn)生的子代DNA數(shù)為24=16個(gè)，其中一條鏈為14N，另一條鏈為15N的DNA分子有2個(gè)，占總數(shù)的1/8，離心后位于試管的中帶。

（3）全保留復(fù)制模型認(rèn)為DNA復(fù)制后兩條母鏈DNA彼此結(jié)合，恢復(fù)原狀，新合成的兩條子鏈彼此互補(bǔ)結(jié)合形成一條新的DNA雙鏈，則含15N的DNA分子放在含14N的培養(yǎng)液中復(fù)制一次后形成的兩個(gè)DNA應(yīng)為：一個(gè)DNA只含14N，一個(gè)DNA分子只含15N，離心后分布在試管的上層和下層，不會(huì)分布在中層，所以根據(jù)第1代的復(fù)制結(jié)果可排除全保留復(fù)制模型。彌散復(fù)制模型認(rèn)為親代雙鏈被切成雙鏈片段，而這些片段又可以作為新合成雙鏈片段的模板，新、老雙鏈片段又以某種方式聚集形成“雜種鏈”，所形成的的子代DNA分子的放射性是隨機(jī)的，而第2代離心后可以分出一條中密度帶和一條輕密度帶，故可以排除彌散復(fù)制模型。