Question

將大腸桿菌放在含有同位素¹⁵N培養(yǎng)基中培育若干代后，細(xì)菌DNA所有氮均為¹⁵N，它比¹⁴N分子密度大。然后將DNA被¹⁵N標(biāo)記的大腸桿菌再移到¹⁴N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，每隔4小時(shí)（相當(dāng)于分裂繁殖一代的時(shí)間）取樣一次，測(cè)定其不同世代細(xì)菌DNA的密度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：DNA復(fù)制的密度梯度離心試驗(yàn)如下圖所示。

（1）中帶含有的氮元素是_________。

（2）如果測(cè)定第四代DNA分子的密度，¹⁵N標(biāo)記的比例表示為_(kāi)________。

（3）如果將第一代（全中）DNA鏈的氫鍵斷裂后再測(cè)定密度，它的兩條DNA單鏈在試管中的分布位置應(yīng)為_(kāi)________。

（4）上述實(shí)驗(yàn)表明，子代DNA合成的方式是_________。

Answer 1

（1）¹⁴N和¹⁵N（2）1/8中，7/8輕（3）1/2重，1/2輕（4）半保留復(fù)制

解析:

考查DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)。DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，即以親代DNA分子的每條鏈為模板，合成相應(yīng)的子鏈，子鏈與對(duì)應(yīng)的母鏈形成新的DNA分子，一個(gè)DNA分子經(jīng)復(fù)制形成兩個(gè)子代DNA分子。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(diǎn)，第一代的DNA分子應(yīng)一條鏈含¹⁵N，一條鏈含¹⁴N。一個(gè)親代DNA分子復(fù)制到第二代形成2²=4個(gè)DNA，其中兩個(gè)各保留親代DNA分子的一條鏈（含¹⁵N），另一條鏈為¹⁴N，另兩個(gè)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(gè)（來(lái)自于同一個(gè)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(yàn)中，含¹⁵N的DNA分子均位于試管下部，而含¹⁴N的DNA分子應(yīng)位于試管中較靠上的位置。一條鏈含¹⁵N，一條鏈含¹⁴N的DNA分子位置應(yīng)后于前兩者之間，試驗(yàn)的結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。據(jù)此可知，（1）中帶（DNA）含有氮元素為兩種：¹⁴N和¹⁵N；（2）第四代中由一個(gè)親代DNA分子產(chǎn)生的子代DNA數(shù)為2⁴=16個(gè)，一條鏈為¹⁴N，一條鏈為¹⁵N的DNA分子為2個(gè)，占總數(shù)的1/8，位于梯度離心分離的中帶，其余DNA分子含¹⁴N，有14個(gè)，占7/8，位于輕帶；（3）將第一代DNA鏈（一條含¹⁵N，一條含¹⁴N）氫鍵斷裂后（兩鏈分開(kāi)）測(cè)定密度，應(yīng)含的一半鏈在輕帶，一半含的鏈在重帶。