Question

【题目】（10分）将大肠杆菌放在含有同位素15N的培养基中培育若干代后，细菌DNA所有氮均含15N，它比14N分子密度大，然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再移到含14N的培养基中培养，每隔4小时（相当于分裂繁殖一代的时间）取样一次，测定其不同世代细菌DNA的密度。实验结果DNA复制的密度梯度离心试验如下图所示。

（1）重带含有的氮元素是________________。中带含有的氮元素是________________。

（2）如果测定第四代DNA分子密度，含15N标记的DNA分子比例表示为________。

（3）如果将第一代（全中）DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的四条DNA单链在试管中的分布位置应为________。

（4）上述实验表明，子代DNA合成的方式是______ __ 。

Answer 1

【答案】（1） 15N 14N和15N

（2）

（3）重带、轻带

（4）半保留复制

【解析】

试题分析：DNA的复制是半保留复制，即以亲代DNA分子的每条链为模板，合成相应的子链，子链与对应的母链形成新的DNA分子；一个DNA分子经复制形成两个子代DNA分子。将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第一代的DNA分子应一条链含15N，一条链含14N。一个亲代DNA分子复制到第二代形成22=4个DNA，其中两个各保留亲代DNA分子的一条链（含15N），另一条链为14N，另两个DNA分子的两条链均含14N；以后各代中含有一条15N链、一条14N链的DNA分子始终为2个（来自于同一个亲代DNA），其余DNA分子两条链均含14N。全含15N的DNA分子比纯含14N的DNA分子密度大，在密度梯度离心试验中，只含15N的DNA分子均位于重带，而只含14N的DNA分子应位于轻代。一条链含15N，一条链含14N的DNA分子位置应后于中代，试验的结果也证明了这一点。

（1）重带含有的氮元素为1种15N；中带（DNA）含有氮元素为两种：14N和15N。

（2）第四代中由一个亲代DNA分子产生的子代DNA数为24=16个，一条链为14N，一条链为15N的DNA分子为2个，占总数的1/8，位于梯度离心分离的中带。

（3）将第一代DNA链（一条含15N，一条含14N）氢键断裂后（两链分开）测定密度，应含14N的一半链在轻带，一半含15N的链在重带。

（4）由上述分析可知，DNA的复制方式是半保留复制。因为若为全保留复制，则密度代只有轻代和重带两种；若为分散复制，则除了亲代是重带，其他代都是中代，只有重带和中带两种密度代。