Question

將大腸桿菌放在含有同位素¹⁵N培養基中培育若干代后，細菌DNA所有氮均為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¹⁴N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）中帶含有的氮元素是_________。

（2）如果測定第四代DNA分子的密度，¹⁵N標記的比例表示為_________。

（3）如果將第一代（全中）DNA鏈的氫鍵斷裂后再測定密度，它的兩條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

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

解析:

考查DNA分子復制的特點。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，含¹⁵N的DNA分子均位于試管下部，而含¹⁴N的DNA分子應位于試管中較靠上的位置。一條鏈含¹⁵N，一條鏈含¹⁴N的DNA分子位置應后于前兩者之間，試驗的結果也證明了這一點。據此可知，（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，其余DNA分子含¹⁴N，有14個，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）測定密度，應含的一半鏈在輕帶，一半含的鏈在重帶。