Question

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)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）、  14N、15N   （2）、 1：8        

（3）、 轻带、重带     （4）、   半保留复制

【解析】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，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分子位置应位于前两者之间，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：15N和14N；(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)的氢键断裂后(两链分开)测定密度，应一半链在轻带，一半链在重带。