Question

科学家运用密度梯度离心等方法研究DNA复制的机制。请回答问题:

（1）将两组大肠杆菌分别在¹⁵NH₄Cl培养液和¹⁴NH₄Cl 培养液中繁殖多代，培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种__________分子，作为DNA复制的原料，最终得到含¹⁵N的大肠杆菌和含¹⁴N的大肠杆菌。

（2）实验一：从含 ¹⁵N 的大肠杆菌和含¹⁴N的大肠杆菌中分别提取亲代 DNA，混合后放在100 ℃条件下进行热变性处理，然后进行密度梯度离心，再测定离心管中混合的DNA单链含量，结果如图a所示。热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的_______发生断裂，形成两条DNA单链，因此图a中出现两个峰。

（3）实验二：研究人员将含 ¹⁵N 的大肠杆菌转移到¹⁴NH₄Cl培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的 DNA(F₁DNA)，将F₁DNA热变性处理后进行密度梯度离心，离心管中出现的两个条带对应图b中的两个峰。若将未进行热变性处理的F₁DNA进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带。据此分析，F₁DNA是由________（选填①～④中的序号）组成，做出此判断的依据是_______(选填⑤～⑦中的序号)。

①两条¹⁵N-DNA 单链    ②两条¹⁴N-DNA 单链       

③两条既含 ¹⁵N、又含有¹⁴N 的DNA单链

④一条¹⁵N-DNA单链、一条¹⁴N-DNA单链

⑤双链的F₁DNA 密度梯度离心结果只有一个条带，排除“全保留复制”

⑥单链的F₁DNA 密度梯度离心结果有两个条带，排除“弥散复制”

⑦图b与图a中两个峰的位置相同，支持“半保留复制”

Answer

脱氧核糖核苷酸 氢键 ④ ⑤⑥⑦

【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，这样一个DNA分子经复制形成两个子代DNA分子，且每个子代DNA分子都含有一条母链。分析题图：图a：从含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，即一个2条链15N的DNA分子和一个2 条链都是14N的DNA分子，混合后放在100℃条件下进行热变性处理，成单链，然后进行密度梯度离心，应该含有2个条带，1个14N条带，1个15N条带；图b：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2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N。

（1）脱氧核糖核苷酸分子是DNA复制的原料，且脱氧核糖核苷酸组成元素是C、H、O、N、P，因此培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种脱氧核糖核苷酸。

（2）DNA分子中碱基对之间以氢键相连，热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的氢键发生断裂，形成两条DNA单链。

（3）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2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N（④）。若将未进行热变性处理的F1DNA进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带，将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，则离心管中出现的两种条带，即14N条带和15N条带，对应图b中的两个峰。若为全保留复制，则双链的F1DNA，1个DNA分子是两条链都14N，1个DNA分子是两条链都15N，密度梯度离心结果有2个条带，1个14N条带，1个15N条带，而本实验双链的F1DNA密度梯度离心结果只有一个条带，排除“全保留复制”（ ⑤）；若为分散复制则单链的F1DNA密度梯度离心结果只有1个条带，而本实验单链的F1DNA密度梯度离心结果有两个条带，排除“弥散复制”（ ⑥）；从含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，即一个2条链15N的DNA分子和一个2 条链都是14N的DNA分子，混合后放在100℃条件下进行热变性处理，成单链，然后进行密度梯度离心，应该含有2个条带，1个14N条带，1个15N条带，如图a，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2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N，如图b，图b与图a中两个峰的位置相同，支持“半保留复制”（ ⑦）。