Question

研究人员以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术、密度梯度离心等方法研究DNA复制的机制。关于DNA复制，科学家曾提出三种假说，如图所示。请回答下列问题：

（1）研究人员先用含有¹⁵NH₄Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖多代，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，DNA单链中两个碱基之间通过__________________相连。

（2）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），进行密度梯度离心，得到如下图离心管A中的条带分布，将F₁DNA用解旋酶处理后进行密度梯度离心，得到如图离心管B中的条带分布。根据实验结果，某同学排除了“弥散复制”假说，依据是__________。但该同学错误地认为仅根据离心管B中的条带分布就能说明DNA的复制是半保留复制，你反驳他的理由是_____________________________。

（3）为了进一步验证假说，研究人员将上述F₁代大肠杆菌继续在含¹⁴N的培养基上再繁殖一代，进行密度梯度离心，请预测支持“半保留复制”假说的实验结果：离心后DNA分子在离心管中的条带分布是__________________。

（4）如上图表示细胞中某DNA分子复制的过程，已知该DNA分子含有48502个碱基对，而子链延伸的速度为10⁵个碱基对/min，则此DNA复制约需要30s，而实际时间远远小于30 s，据图分析其原因是____________________________。

Answer

脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 离心管B中条带分布有轻带和重带，说明DNA单链一种是含15N，另一种是含14N，排除了“弥散复制”的假说 用解旋酶处理后会使DNA两条链解开，无论是全保留复制还是半保留复制，都会出现一样的结果 1/2在轻带，1/2在中带 DNA分子有多个复制起点

【解析】

1、DNA分子的复制时间：有丝分裂和减数分裂间期；条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；过程：边解旋边复制；结果：一条DNA复制出两条DNA；特点：半保留复制。

2、亲代为全重，第1代为全中，说明DNA分子是半保留复制，一条链为14N，另一条链为15N；第2代中一半为轻，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）DNA复制的原料是四种脱氧核苷酸；DNA单链中两个碱基之间通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连。

（2）离心管B中条带分布有轻带和重带，说明DNA单链一种是含15N，另一种是含14N，从而排除了“弥散复制”的假说；用解旋酶处理后会使DNA两条链解开，无论是全保留复制还是半保留复制，都会出现一样的结果，所以认为仅根据离心管B中的条带分布就能说明DNA的复制是半保留复制是错误的。

（3）将上述F1代大肠杆菌继续在含14N的培养基上再繁殖一代，进行密度梯度离心，如果离心后DNA分子在离心管中的条带分布是1/2在轻带，1/2在中带，则支持“半保留复制”假说的实验结果。

（4）DNA分子有多个复制起点，可以同时复制，缩短复制的时间。