Question

将大肠杆菌放在含有同位素¹⁵N培养基中培育若干代后，细菌DNA所有氮均为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¹⁴N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）中带含有的氮元素是_________。

（2）如果测定第四代DNA分子的密度，¹⁵N标记的比例表示为_________。

（3）如果将第一代（全中）DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的两条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

（1）¹⁴N和¹⁵N（2）1/8中，7/8轻（3）1/2重，1/2轻（4）半保留复制

解析:

考查DNA分子复制的特点。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，含¹⁵N的DNA分子均位于试管下部，而含¹⁴N的DNA分子应位于试管中较靠上的位置。一条链含¹⁵N，一条链含¹⁴N的DNA分子位置应后于前两者之间，试验的结果也证明了这一点。据此可知，（1）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，其余DNA分子含¹⁴N，有14个，占7/8，位于轻带；（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，应含的一半链在轻带，一半含的链在重带。