Question

【題目】雙鏈DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成。早在1966年，日本科學(xué)家岡崎提出DNA半不連續(xù)復(fù)制假說：DNA復(fù)制形成互補(bǔ)子鏈時，一條子鏈?zhǔn)沁B續(xù)形成，另一條子鏈不連續(xù)即先形成短鏈片段（如圖1）。為驗證這一假說，岡崎進(jìn)行了如下實驗：讓T4噬菌體在20℃時侵染大腸桿菌70min后，將同位素3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分離T4噬菌體DNA并通過加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進(jìn)行密度梯度離心，以DNA單鏈片段分布位置確定片段大小（分子越小離試管口距離越近），并檢測相應(yīng)位置DNA單鏈片段的放射性，結(jié)果如圖2。請分析回答：

（1）以3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，最終在噬菌體DNA中檢測到放射性，其原因是________________________________。

（2）若1個雙鏈DNA片段中有1000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時需要消耗___________個胞嘧啶脫氧核苷酸，復(fù)制4次后含親代脫氧核苷酸鏈的DNA有________個。

（3）DNA解旋在細(xì)胞中需要解旋酶的催化，在體外通過加熱也能實現(xiàn)。解旋酶的作用是： ____________________。研究表明，在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G+C的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是______________________________________________。

（4）圖2中：與60秒結(jié)果相比，120秒結(jié)果中短鏈片段減少的原因是___。該實驗結(jié)果為岡崎假說提供的有力證據(jù)是_________________。

Answer 1

【答案】標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料 5200 2 破壞（打斷）氫鍵 DNA分子中的G+C比例越高，氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定 短鏈片段連接成長鏈片段 在實驗時間內(nèi)細(xì)胞中均能檢測到較多的短鏈片段

【解析】

圖1為DNA的半保留復(fù)制過程，顯示復(fù)制方向、起點缺口等；圖2自變量有時間、離試管口的距離，因變量是放射性的強(qiáng)度。

（1）以3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料，所以在噬菌體DNA中檢測到放射性。

（2）一種1個雙鏈DNA片段中有1000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，則胞嘧啶有1000-350=650個，若該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時需要消耗的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為24-1×650=5200個，復(fù)制4次后含最初親代脫氧核苷酸鏈的DNA有2個。

（3）DNA解旋在細(xì)胞中需要解旋酶的催化，在體外通過加熱也能實現(xiàn)。解旋酶的作用是破壞（打斷）氫鍵。DNA分子中G+C的比例越高，氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，所以在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G+C的比例越高，需要解鏈溫度越高。

（4）圖2中，與60秒結(jié)果相比，120秒時有些短鏈判斷連接成長鏈片段，所以短鏈片段減少了。該實驗結(jié)果為岡崎假說提供的有力證據(jù)是在實驗時間內(nèi)細(xì)胞中均能檢測到較多的短鏈片段。