【題目】科學(xué)家運用密度梯度離心等方法研究DNA復(fù)制的機制。請回答問題:

1)將兩組大腸桿菌分別在15NH4Cl培養(yǎng)液和14NH4Cl培養(yǎng)液中繁殖多代,培養(yǎng)液中的氮可被大腸桿菌用于合成四種__________分子,作為DNA復(fù)制的原料,最終得到含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌。

2)實驗一:從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA,混合后放在100℃條件下進(jìn)行熱變性處理,然后進(jìn)行密度梯度離心,再測定離心管中混合的DNA單鏈含量,結(jié)果如圖a所示。

熱變性處理導(dǎo)致DNA分子中堿基對之間的_____發(fā)生斷裂,形成兩條DNA單鏈,因此圖a中出現(xiàn)兩個峰。

3)實驗二:研究人員將含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14NH4Cl培養(yǎng)液中,繁殖一代后提取子代大腸桿菌的DNAF1DNA),將F1DNA熱變性處理后進(jìn)行密度梯度離心,離心管中出現(xiàn)的兩個條帶對應(yīng)圖b中的兩個峰。若將未進(jìn)行熱變性處理的F1DNA進(jìn)行密度梯度離心,則離心管中只出現(xiàn)一個條帶。據(jù)此分析,F1DNA是由______________(選填①~④中的序號)組成,作出此判斷的依據(jù)是_______________(選填⑤~⑦中的序號,多選)。

兩條15N-DNA單鏈

兩條14N-DNA單鏈

兩條既含15N、又含有14NDNA單鏈

一條15N-DNA單鏈、一條14N-DNA單鏈

雙鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果只有一個條帶,排除全保留復(fù)制

單鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果有兩個條帶,排除彌散復(fù)制

⑦圖b與圖a中兩個峰的位置相同,支持“半保留復(fù)制”

【答案】 脫氧核糖核苷酸 氫鍵 ⑤⑥⑦

【解析】試題分析:圖a:從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA,即一個2條鏈15N的DNA分子和一個2 條鏈都是14N的DNA分子,混合后放在100℃條件下進(jìn)行熱變性處理,成單鏈,然后進(jìn)行密度梯度離心,應(yīng)該含有2個條帶,1個14N條帶,1個15N條帶。圖b: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2個DNA分子都應(yīng)一條鏈含15N,一條鏈含14N。

(1)脫氧核糖核苷酸是DNA復(fù)制的原料,脫氧核糖核苷酸組成元素是C、H、O、N、P,因此培養(yǎng)液中的氮可被大腸桿菌用于合成四種脫氧核糖核苷酸。

(2)DNA分子中堿基對之間以氫鍵相連,熱變性處理導(dǎo)致DNA分子中堿基對之間的氫鍵發(fā)生斷裂,形成兩條DNA單鏈。

(3)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2個DNA分子都應(yīng)一條鏈含15N,一條鏈含14N。若將未進(jìn)行熱變性處理的F1DNA進(jìn)行密度梯度離心,則離心管中只出現(xiàn)一個條帶,將F1DNA熱變性處理后進(jìn)行密度梯度離心,則離心管中出現(xiàn)的兩種條帶,即14N條帶和15N條帶,對應(yīng)圖b中的兩個峰;若為全保留復(fù)制,則雙鏈的F1DNA,1個DNA分子是兩條鏈都14N,1個DNA分子是兩條鏈都15N,密度梯度離心結(jié)果有2個條帶,1個14N條帶,1個15N條帶,而本實驗雙鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果只有一個條帶,排除“全保留復(fù)制”;若為分散復(fù)制則單鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果只有1個條帶,而本實驗單鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果有兩個條帶,排除“彌散復(fù)制”。從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA,即一個2條鏈15N的DNA分子和一個2 條鏈都是14N的DNA分子,混合后放在100℃條件下進(jìn)行熱變性處理,成單鏈,然后進(jìn)行密度梯度離心,應(yīng)該含有2個條帶,1個14N條帶,1個15N條帶,如圖a,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2個DNA分子都應(yīng)一條鏈含15N,一條鏈含14N,如圖b,圖b與圖a中兩個峰的位置相同,支持“半保留復(fù)制”。

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