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的半保留復(fù)制過(guò)程是邊______邊復(fù)制。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______（填寫“是”或“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)程及依據(jù)____________。

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 解旋 DNA聚合酶 不是 ①存在先合成較短的 DNA 片段，之后較短的 DNA 片段連接成 DNA 長(zhǎng)鏈的過(guò)程（+子鏈延伸方向均為 5’至 3’）；依據(jù)是時(shí)間較短時(shí)（30 秒內(nèi)），與離心管頂部距離較近的位置放射性較強(qiáng)（或短片段 DNA 數(shù)量較多）；隨著時(shí)間推移，與離心管頂部距離較遠(yuǎn)的位置放射性較強(qiáng)（或長(zhǎng)片段 DNA 數(shù)量較多）

②隨著時(shí)間推移，據(jù)離心管頂部距離較近的區(qū)域放射性一直較強(qiáng)/短片段DNA 的數(shù)量一直較多（合理即得分） （畫出任意一個(gè)即可）

【解析】

DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)是邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制；DNA聚合酶可使單個(gè)的脫氧核苷酸連接到正在合成的DNA單鏈上。

（1）分析圖1可知，DNA的兩條模板鏈分別是5′→3′和3′→5′，故兩條鏈方向相反；DNA的半保留復(fù)制過(guò)程是邊解旋邊復(fù)制；DNA復(fù)制時(shí)，DNA聚合酶可催化脫氧核苷酸添加到DNA子鏈上；因該酶只能使新合成的DNA鏈從5′向3′方向延伸，據(jù)圖分析可知，子鏈有一條延伸方向是從3′→5′，故圖1中的DNA復(fù)制模型不是完全正確。

（2）①據(jù)題干信息可知“DNA片段越短，與離心管頂部距離越近”，結(jié)合題圖可知：時(shí)間較短時(shí)（30 秒內(nèi)），與離心管頂部距離較近的位置放射性較強(qiáng)（或短片段 DNA 數(shù)量較多），隨著時(shí)間推移，與離心管頂部距離較遠(yuǎn)的位置放射性較強(qiáng)（或長(zhǎng)片段 DNA 數(shù)量較多），故可推測(cè)DNA復(fù)制時(shí)子鏈合成的過(guò)程是存在先合成較短的 DNA 片段，之后較短的 DNA 片段連接成 DNA 長(zhǎng)鏈的過(guò)程（+子鏈延伸方向均為 5’至 3’）。

②因DNA連接酶能連接不同的DNA片段，故若抑制DNA連接酶的功能，再重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，因DNA片段無(wú)法連接，故隨著時(shí)間推移，據(jù)離心管頂部距離較近的區(qū)域放射性一直較強(qiáng)/短片段DNA 的數(shù)量一直較多。

（3）DNA分子復(fù)制的過(guò)程是半保留復(fù)制，且子鏈延伸方向?yàn)閺?/span>5′向3′，故可繪制DNA復(fù)制圖如下：