Question

【題目】科學(xué)家以T4噬菌體和大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式具體過(guò)程的探索實(shí)驗(yàn)。

（1）從結(jié)構(gòu)上看（圖1），DNA兩條鏈的方向_______。DNA復(fù)制時(shí)，催化脫氧核苷酸添加到DNA子鏈上的酶是_______。該酶只能使新合成的DNA鏈從5′向3′方向延伸，依據(jù)該酶催化DNA子鏈延伸的方向推斷，圖1中的DNA復(fù)制模型_______（是/不是）完全正確。

（2）為探索DNA復(fù)制的具體過(guò)程，科學(xué)家做了如下實(shí)驗(yàn)：20℃條件下，用T4噬菌體侵染大腸桿菌，進(jìn)入T4噬菌體DNA活躍復(fù)制期時(shí)，在培養(yǎng)基中添加含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷，培養(yǎng)不同時(shí)間后，阻斷DNA復(fù)制，將DNA變性處理為單鏈后，離心分離不同長(zhǎng)度的T4噬菌體的DNA片段，檢測(cè)離心管不同位置的放射性強(qiáng)度，結(jié)果如下圖所示（DNA片段越短，與離心管頂部距離越近）。

①根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，DNA復(fù)制時(shí)子鏈合成的過(guò)程存在先合成_______，之后再_______，依據(jù)為________。

②若抑制DNA連接酶的功能，再重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，則可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是________。

（3）請(qǐng)根據(jù)以上信息，補(bǔ)充下圖，表示可能的DNA復(fù)制過(guò)程_________ 。

Answer 1

【答案】相反 DNA聚合酶 不是 較短的 DNA 片段 較短的 DNA 片段連接成 DNA 長(zhǎng)鏈 時(shí)間較短時(shí)短片段 DNA 數(shù)量較多，隨著時(shí)間推移長(zhǎng)片段 DNA 數(shù)量較多 隨著時(shí)間推移短片段DNA 的數(shù)量一直較多

【解析】

DNA的復(fù)制：

條件：a、模板：親代DNA的兩條母鏈；b、原料：四種脫氧核苷酸為；c、能量：（ATP）；d、一系列的酶。缺少其中任何一種，DNA復(fù)制都無(wú)法進(jìn)行。

過(guò)程： a、解旋：首先DNA分子利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把兩條扭成螺旋的雙鏈解開，這個(gè)過(guò)程稱為解旋；b、合成子鏈：然后，以解開的每段鏈（母鏈）為模板，以周圍環(huán)境中的脫氧核苷酸為原料，在有關(guān)酶的作用下，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。

（1）從結(jié)構(gòu)上看，DNA兩條鏈的方向是相反的。DNA復(fù)制時(shí)，在DNA聚合酶的催化下脫氧核苷酸添加到DNA子鏈上。該酶只能使新合成的DNA鏈從5′向3′方向延伸，據(jù)此可推斷，圖1中的DNA復(fù)制模型并不完全正確，即兩條子鏈的延伸方向應(yīng)該是相反的。

（2）①圖中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出時(shí)間較短時(shí)短片段 DNA 數(shù)量較多，隨著時(shí)間推移長(zhǎng)片段 DNA 數(shù)量較多，據(jù)此可推測(cè)，DNA復(fù)制時(shí)，子鏈合成的過(guò)程中存在先合成較短的 DNA 片段，之后再由較短的 DNA 片段連接成 DNA 長(zhǎng)鏈的過(guò)程。

②DNA連接酶能夠?qū)?/span>DNA片段連接成長(zhǎng)鏈，據(jù)此作用推測(cè)，若抑制DNA連接酶的功能后，再重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，則可能會(huì)表現(xiàn)出隨著時(shí)間推移短片段DNA 的數(shù)量一直較多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（3）題中信息顯示，DNA復(fù)制過(guò)程是有方向性的，即新合成的子鏈從5′向3′方向延伸，同時(shí)復(fù)制過(guò)程中存在分段復(fù)制的特點(diǎn)（多起點(diǎn)復(fù)制），據(jù)此表示DNA復(fù)制過(guò)程如下圖所示：