Question

11．將大腸桿菌放在含有同位素¹⁵N培養(yǎng)基中培育若干代后，細菌DNA所有氮均為¹⁵N，它比¹⁴N分子密度大．然后將DNA被¹⁵N標(biāo)記的大腸桿菌再移到¹⁴N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，每隔4小時（相當(dāng)于分裂繁殖一代的時間）取樣一次，測定其不同世代細菌DNA的密度．實驗結(jié)果：DNA復(fù)制的密度梯度離心試驗如圖所示．

（1）大腸桿菌繁殖時DNA的復(fù)制除模板外，還必須有ATP、酶和四種脫氧核苷酸等條件，才能合成子代的DNA．
（2）如果測定第四代DNA分子的密度，則4號試管中DNA的位置及比例可表示為$\frac{1}{8}$中$\frac{7}{8}$輕．
（3）上述實驗表明，子代DNA合成的方式是半保留復(fù)制．

Answer 1

分析 DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，即以親代DNA分子的每條鏈為模板，合成相應(yīng)的子鏈，子鏈與對應(yīng)的母鏈形成新的DNA分子，這樣一個DNA分子經(jīng)復(fù)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．將DNA被¹⁵N標(biāo)記的大腸桿菌移到¹⁴N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，因合成DNA的原料中含¹⁴N，所以新合成的DNA鏈均含¹⁴N．根據(jù)半保留復(fù)制的特點，第一代的DNA分子應(yīng)一條鏈含¹⁵N，一條鏈含¹⁴N．一個親代DNA分子復(fù)制到第二代形成2²=4個DNA，其中有兩個DNA分子各保留親代DNA分子的一條鏈（含¹⁵N），另一條鏈為¹⁴N，另兩個DNA分子的兩條鏈均含¹⁴N；以后各代中含有一條¹⁵N鏈、一條¹⁴N鏈的DNA分子始終為2個（來自于同一個親代DNA），其余DNA分子兩條鏈均含¹⁴N．全含¹⁵N的DNA分子比純含¹⁴N的DNA分子密度大，在密度梯度離心試驗中，只含¹⁵N的DNA分子均位于試管下部，只含¹⁴N的DNA分子應(yīng)位于試管上部，而一條鏈含¹⁵N，一條鏈含¹⁴N的DNA分子位置應(yīng)位于前兩者之間，試驗的結(jié)果也證明了這一點．

解答 解：（1）DNA復(fù)制除模板外，還必須有ATP、酶、四種脫氧核苷酸等條件，才能合成子代的DNA．
（2）第四代中由一個親代DNA分子產(chǎn)生的子代DNA數(shù)為2⁴=16個，其中一條鏈為¹⁴N，另一條鏈為¹⁵N的DNA分子有2個，占總數(shù)的$\frac{1}{8}$，位于梯度離心分離的中帶，其余DNA分子均只含¹⁴N，有14個，占$\frac{7}{8}$，位于輕帶．
（3）該實驗證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制．
故答案為：
（1）ATP    酶   四種脫氧核苷酸
（2）$\frac{1}{8}$中 $\frac{7}{8}$輕
（3）半保留復(fù)制

點評 本題綜合考查DNA分子復(fù)制的相關(guān)知識，意在考查考生的識記能力和理解應(yīng)用能力，屬于中等難度題．要求考生掌握DNA分子復(fù)制方式，能夠根據(jù)題干信息推斷每一代DNA分子中含¹⁴N的DNA分子數(shù)目和含¹⁵N的DNA分子數(shù)目，再進行相關(guān)的計算；其次還要求考生掌握離心后形成的輕帶、中帶和重帶的含義．