Question

【題目】雙鏈DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成。早在1966年，日本科學(xué)家岡崎提出DNA半不連續(xù)復(fù)制假說(shuō)：DNA復(fù)制形成互補(bǔ)子鏈時(shí)，一條子鏈?zhǔn)沁B續(xù)形成，另一條子鏈不連續(xù)即先形成短鏈片段(如圖1)。為驗(yàn)證這一假說(shuō)，岡崎進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：讓T4噬菌體在20°C時(shí)侵染大腸桿菌70min后，將同位素3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分離T4噬菌體DNA并通過(guò)加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進(jìn)行密度梯度離心，以DNA單鏈片段分布位置確定片段大小(分子越小離試管口距離越近)，并檢測(cè)相應(yīng)位置DNA單鏈片段的放射性，結(jié)果如圖2。請(qǐng)分析回答：

(1)若1個(gè)雙鏈DNA片段中有1000個(gè)堿基對(duì)，其中胸腺嘧啶350個(gè)，該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時(shí)需要消耗________個(gè)胞嘧啶脫氧核苷酸。

(2)以3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，最終在噬菌體DNA中檢測(cè)到放射性，其原因是_________________________________________________________。

(3)DNA解旋在細(xì)胞中需要解旋酶的催化，在體外通過(guò)加熱也能實(shí)現(xiàn)。解旋酶不能為反應(yīng)提供能量，但能________________________。研究表明，在DNA分子加熱解鏈時(shí)，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是______________________。

(4)圖2中，與60秒結(jié)果相比，120秒結(jié)果中短鏈片段減少的原因是________。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為岡崎假說(shuō)提供的有力證據(jù)是___________________________________________。

Answer 1

【答案】 5200 標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料，所以在噬菌體DNA中檢測(cè)到放射性 降低反應(yīng)所需要的活化能 DNA分子中G＋C的比例越高，氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定 短鏈片段連接形成長(zhǎng)片段，所以短鏈片段減少 在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，細(xì)胞中均能檢測(cè)到較多的短鏈片段

【解析】試題分析：本題以圖文結(jié)合的形式，綜合考查學(xué)生對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制過(guò)程、酶的作用機(jī)理等相關(guān)知識(shí)的理解和掌握情況。解答此類問(wèn)題需從題圖中提取信息，圍繞“DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制過(guò)程、酶的作用機(jī)理” 等相關(guān)知識(shí)，對(duì)各問(wèn)題進(jìn)行解答。

(1)已知1個(gè)雙鏈DNA片段中共有A＋T＋G＋C＝2000個(gè)堿基，其中T＝350個(gè)。依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可推知，在該DNA片段中， A＝T＝350個(gè)，C＝G＝650個(gè)。該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時(shí)需要消耗胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)＝(24－1)×650－ (23－1)×650＝5200個(gè)。

(2) 以3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，因 3H標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料，所以最終在噬菌體DNA中檢測(cè)到放射性。

(3)解旋酶能降低反應(yīng)所需要的活化能。在每個(gè)DNA分子中，堿基對(duì)A與T之間有2個(gè)氫鍵，C與G之間有3個(gè)氫鍵，而且DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，因此在DNA分子加熱解鏈時(shí)，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度也越高。

(4)已知分子越小離試管口距離越近。圖2顯示：與60秒結(jié)果相比，120秒結(jié)果中有放射性的單鏈距離試管口較遠(yuǎn)，說(shuō)明短鏈片段減少，其原因是：短鏈片段連接形成長(zhǎng)片段，所以短鏈片段減少。在圖示的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，細(xì)胞中均能檢測(cè)到較多的短鏈片段，為岡崎假說(shuō)提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。