Question

【題目】科學家運用密度梯度離心等方法研究DNA復制的機制。請回答問題:

（1）將兩組大腸桿菌分別在15NH4Cl培養液和14NH4Cl 培養液中繁殖多代，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的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌。

（2）實驗一：從含 15N 的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代 DNA，混合后放在100 ℃條件下進行熱變性處理，然后進行密度梯度離心，再測定離心管中混合的DNA單鏈含量，結果如圖a所示。熱變性處理導致DNA分子中堿基對之間的_______發生斷裂，形成兩條DNA單鏈，因此圖a中出現兩個峰。

（3）實驗二：研究人員將含 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)，將F1DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，離心管中出現的兩個條帶對應圖b中的兩個峰。若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現一個條帶。據此分析，F1DNA是由________（選填①～④中的序號）組成，做出此判斷的依據是_______(選填⑤～⑦中的序號)。

①兩條15N-DNA 單鏈 ②兩條14N-DNA 單鏈

③兩條既含 15N、又含有14N 的DNA單鏈

④一條15N-DNA單鏈、一條14N-DNA單鏈

⑤雙鏈的F1DNA 密度梯度離心結果只有一個條帶，排除“全保留復制”

⑥單鏈的F1DNA 密度梯度離心結果有兩個條帶，排除“彌散復制”

⑦圖b與圖a中兩個峰的位置相同，支持“半保留復制”

Answer 1

【答案】脫氧核糖核苷酸氫鍵④⑤⑥⑦

【解析】

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。分析題圖：圖a：從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA，即一個2條鏈15N的DNA分子和一個2 條鏈都是14N的DNA分子，混合后放在100℃條件下進行熱變性處理，成單鏈，然后進行密度梯度離心，應該含有2個條帶，1個14N條帶，1個15N條帶；圖b：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2個DNA分子都應一條鏈含15N，一條鏈含14N。

（1）脫氧核糖核苷酸分子是DNA復制的原料，且脫氧核糖核苷酸組成元素是C、H、O、N、P，因此培養液中的氮可被大腸桿菌用于合成四種脫氧核糖核苷酸。

（2）DNA分子中堿基對之間以氫鍵相連，熱變性處理導致DNA分子中堿基對之間的氫鍵發生斷裂，形成兩條DNA單鏈。

（3）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2個DNA分子都應一條鏈含15N，一條鏈含14N（④）。若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現一個條帶，將F1DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，則離心管中出現的兩種條帶，即14N條帶和15N條帶，對應圖b中的兩個峰。若為全保留復制，則雙鏈的F1DNA，1個DNA分子是兩條鏈都14N，1個DNA分子是兩條鏈都15N，密度梯度離心結果有2個條帶，1個14N條帶，1個15N條帶，而本實驗雙鏈的F1DNA密度梯度離心結果只有一個條帶，排除“全保留復制”（ ⑤）；若為分散復制則單鏈的F1DNA密度梯度離心結果只有1個條帶，而本實驗單鏈的F1DNA密度梯度離心結果有兩個條帶，排除“彌散復制”（ ⑥）；從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA，即一個2條鏈15N的DNA分子和一個2 條鏈都是14N的DNA分子，混合后放在100℃條件下進行熱變性處理，成單鏈，然后進行密度梯度離心，應該含有2個條帶，1個14N條帶，1個15N條帶，如圖a，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2個DNA分子都應一條鏈含15N，一條鏈含14N，如圖b，圖b與圖a中兩個峰的位置相同，支持“半保留復制”（ ⑦）。