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【題目】科學家運用密度梯度離心等方法研究DNA復制的機制。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 ℃條件下進行熱變性處理,然后進行密度梯度離心,再測定離心管中混合的DNA單鏈含量,結果如圖a所示。熱變性處理導致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 的大腸桿菌轉移到14NH4Cl培養(yǎng)液中,繁殖一代后提取子代大腸桿菌的 DNA(F1DNA),將F1DNA熱變性處理后進行密度梯度離心,離心管中出現(xiàn)的兩個條帶對應圖b中的兩個峰。若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心,則離心管中只出現(xiàn)一個條帶。據(jù)此分析,F(xiàn)1DNA是由________(選填①~④中的序號)組成,做出此判斷的依據(jù)是_______(選填⑤~⑦中的序號)。

①兩條15N-DNA 單鏈 ②兩條14N-DNA 單鏈

③兩條既含 15N、又含有14N 的DNA單鏈

④一條15N-DNA單鏈、一條14N-DNA單鏈

⑤雙鏈的F1DNA 密度梯度離心結果只有一個條帶,排除“全保留復制”

⑥單鏈的F1DNA 密度梯度離心結果有兩個條帶,排除“彌散復制”

⑦圖b與圖a中兩個峰的位置相同,支持“半保留復制”

【答案】脫氧核糖核苷酸氫鍵④⑤⑥⑦

【解析】

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,這樣一個DNA分子經(jīng)復制形成兩個子代DNA分子,且每個子代DNA分子都含有一條母鏈。分析題圖: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℃條件下進行熱變性處理,成單鏈,然后進行密度梯度離心,應該含有2個條帶,1個14N條帶,1個15N條帶;圖b:將DNA被15N標記的大腸桿菌移到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)半保留復制的特點,第一代的2個DNA分子都應一條鏈含15N,一條鏈含14N。

(1)脫氧核糖核苷酸分子是DNA復制的原料,且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)半保留復制的特點,第一代的2個DNA分子都應一條鏈含15N,一條鏈含14N(④)。若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心,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,對應圖b中的兩個峰。若為全保留復制,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密度梯度離心結果只有一個條帶,排除“全保留復制”( ⑤);若為分散復制則單鏈的F1DNA密度梯度離心結果只有1個條帶,而本實驗單鏈的F1DNA密度梯度離心結果有兩個條帶,排除“彌散復制”( ⑥);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℃條件下進行熱變性處理,成單鏈,然后進行密度梯度離心,應該含有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)半保留復制的特點,第一代的2個DNA分子都應一條鏈含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“半保留復制”( ⑦)。

練習冊系列答案
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引物1

5′GCTCCTACAAATGCCATCATTGC3′

引物2

5′GATAGTGGGATTGTGCGTCATCCC3′

B基因

引物1

5′TGAATCCTGTTGCCGGTCTT3′

引物2

5′AAATGTATAATTGCGGGACTCTAATC3′

C基因

引物1

5′CCTTCATGTTCGGCGGTCTCG3′

引物2

5′GCGTCATGATCGGCTCGATG3′


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