Question

【題目】某實驗小組將大腸桿菌放在含有同位素15N的培養基中培養若干代后，大腸桿菌DNA中的所有氮均為15N，然后將被標記的大腸桿菌再轉移到含14N的培養基中培養，經密度梯度離心后，測定其不同世代大腸桿菌DNA的密度，結果如圖所示。請回答下列問題：

（1）培養大腸桿菌的培養基中應加入____ 作為DNA復制的原料，該實驗的結果表明DNA分子復制的方式為 _____

（2）若繼續測定第4代DNA分子的密度，則第4代DNA分子中含15N標記的DNA分子所占的比例為____

（3）科學家在研究DNA的復制方式時還提出了全保留復制和彌散復制模型。全保留復制模型認為DNA復制后兩條母鏈DNA彼此結合，恢復原狀，新合成的兩條子鏈彼此互補結合形成一條新的DNA雙鏈；彌散復制模型認為親代雙鏈被切成雙鏈片段，而這些片段又可以作為新合成雙鏈片段的模板，新、老雙鏈片段又以某種方式聚集形成“雜種鏈”。分析上圖，根據第________ 代的復制結果可排除全保留復制模型，根據第 _________代的復制結果可排除彌散復制模型。

Answer 1

【答案】四種脫氧核苷酸 半保留復制 1/8 1 2

【解析】

根據題意和圖示分析可知：DNA的復制方式為半保留復制，由于15N與14N的原子量不同，形成的DNA的相對質量不同，DNA分子的兩條鏈都是15N，DNA分子的相對質量最大，離心后分布在試管的下端，如果DNA分子的兩條鏈都含有14N，相對質量最輕，離心后分布在試管上端，如果DNA分子的一條鏈是14N，另一條鏈是15N，相對分子質量介于二者之間，離心后分布在試管中部。

根據題意和圖示分析可知：第1代試管中為全中，說明DNA分子是半保留復制，一條鏈為14N，另一條鏈為15N。第Ⅱ代試管中一半為輕，一半為中，說明復制兩次后一半DNA都是14N，另一半DNA中一條鏈為14N，另一條鏈為15N。

（1）培養大腸桿菌的培養基中應加入四種脫氧核苷酸作為DNA復制的原料，根據上述分析可知，該實驗的結果表明DNA分子復制的方式為半保留復制。

（2）第四代中由一個親代DNA分子產生的子代DNA數為24=16個，其中一條鏈為14N，另一條鏈為15N的DNA分子有2個，占總數的1/8，離心后位于試管的中帶。

（3）全保留復制模型認為DNA復制后兩條母鏈DNA彼此結合，恢復原狀，新合成的兩條子鏈彼此互補結合形成一條新的DNA雙鏈，則含15N的DNA分子放在含14N的培養液中復制一次后形成的兩個DNA應為：一個DNA只含14N，一個DNA分子只含15N，離心后分布在試管的上層和下層，不會分布在中層，所以根據第1代的復制結果可排除全保留復制模型。彌散復制模型認為親代雙鏈被切成雙鏈片段，而這些片段又可以作為新合成雙鏈片段的模板，新、老雙鏈片段又以某種方式聚集形成“雜種鏈”，所形成的的子代DNA分子的放射性是隨機的，而第2代離心后可以分出一條中密度帶和一條輕密度帶，故可以排除彌散復制模型。