Question

某实验小组将大肠杆菌放在含有同位素¹⁵N的培养基中培养若干代后，大肠杆菌DNA中的所有氮均为¹⁵N，然后将被标记的大肠杆菌再转移到含¹⁴N的培养基中培养，经密度梯度离心后，测定其不同世代大肠杆菌DNA的密度，结果如图所示。请回答下列问题：

（1）培养大肠杆菌的培养基中应加入____ 作为DNA复制的原料，该实验的结果表明DNA分子复制的方式为 _____

（2）若继续测定第4代DNA分子的密度，则第4代DNA分子中含¹⁵N标记的DNA分子所占的比例为____

（3）科学家在研究DNA的复制方式时还提出了全保留复制和弥散复制模型。全保留复制模型认为DNA复制后两条母链DNA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的DNA双链；弥散复制模型认为亲代双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链片段又以某种方式聚集形成“杂种链”。分析上图，根据第________ 代的复制结果可排除全保留复制模型，根据第 _________代的复制结果可排除弥散复制模型。

Answer

四种脱氧核苷酸 半保留复制 1/8 1 2

【解析】

根据题意和图示分析可知：DNA的复制方式为半保留复制，由于15N与14N的原子量不同，形成的DNA的相对质量不同，DNA分子的两条链都是15N，DNA分子的相对质量最大，离心后分布在试管的下端，如果DNA分子的两条链都含有14N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端，如果DNA分子的一条链是14N，另一条链是15N，相对分子质量介于二者之间，离心后分布在试管中部。

根据题意和图示分析可知：第1代试管中为全中，说明DNA分子是半保留复制，一条链为14N，另一条链为15N。第Ⅱ代试管中一半为轻，一半为中，说明复制两次后一半DNA都是14N，另一半DNA中一条链为14N，另一条链为15N。

（1）培养大肠杆菌的培养基中应加入四种脱氧核苷酸作为DNA复制的原料，根据上述分析可知，该实验的结果表明DNA分子复制的方式为半保留复制。

（2）第四代中由一个亲代DNA分子产生的子代DNA数为24=16个，其中一条链为14N，另一条链为15N的DNA分子有2个，占总数的1/8，离心后位于试管的中带。

（3）全保留复制模型认为DNA复制后两条母链DNA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的DNA双链，则含15N的DNA分子放在含14N的培养液中复制一次后形成的两个DNA应为：一个DNA只含14N，一个DNA分子只含15N，离心后分布在试管的上层和下层，不会分布在中层，所以根据第1代的复制结果可排除全保留复制模型。弥散复制模型认为亲代双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链片段又以某种方式聚集形成“杂种链”，所形成的的子代DNA分子的放射性是随机的，而第2代离心后可以分出一条中密度带和一条轻密度带，故可以排除弥散复制模型。