Question

【題目】（10分）將大腸桿菌放在含有同位素15N的培養基中培育若干代后，細菌DNA所有氮均含15N，它比14N分子密度大，然后將DNA被15N標記的大腸桿菌再移到含14N的培養基中培養，每隔4小時（相當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。實驗結果DNA復制的密度梯度離心試驗如下圖所示。

（1）重帶含有的氮元素是________________。中帶含有的氮元素是________________。

（2）如果測定第四代DNA分子密度，含15N標記的DNA分子比例表示為________。

（3）如果將第一代（全中）DNA鏈的氫鍵斷裂后再測定密度，它的四條DNA單鏈在試管中的分布位置應為________。

（4）上述實驗表明，子代DNA合成的方式是______ __ 。

Answer 1

【答案】（1） 15N 14N和15N

（2）

（3）重帶、輕帶

（4）半保留復制

【解析】

試題分析：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；一個DNA分子經復制形成兩個子代DNA分子。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DNA分子應一條鏈含15N，一條鏈含14N。一個親代DNA分子復制到第二代形成22=4個DNA，其中兩個各保留親代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分子均位于重帶，而只含14N的DNA分子應位于輕代。一條鏈含15N，一條鏈含14N的DNA分子位置應后于中代，試驗的結果也證明了這一點。

（1）重帶含有的氮元素為1種15N；中帶（DNA）含有氮元素為兩種：14N和15N。

（2）第四代中由一個親代DNA分子產生的子代DNA數為24=16個，一條鏈為14N，一條鏈為15N的DNA分子為2個，占總數的1/8，位于梯度離心分離的中帶。

（3）將第一代DNA鏈（一條含15N，一條含14N）氫鍵斷裂后（兩鏈分開）測定密度，應含14N的一半鏈在輕帶，一半含15N的鏈在重帶。

（4）由上述分析可知，DNA的復制方式是半保留復制。因為若為全保留復制，則密度代只有輕代和重帶兩種；若為分散復制，則除了親代是重帶，其他代都是中代，只有重帶和中帶兩種密度代。