Question

人们曾对DNA的复制存在三种假设，示意图如下，科学家运用密度梯度离心等方法研究DNA复制的机制，请回答下列问题。

（1）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。培养液中的氮可被大肠杆菌利用合成四种___________分子，作为DNA复制的原料。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。

（2）实验二：研究人员将含¹⁵N的大肠杆菌转移到¹⁴N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，实验结果证明，DNA是半保留复制，作出此判断的依据是双链的F₁DNA密度梯度离心结果只有一个条带，排除了________复制；单链的F₁DNA密度梯度离心结果有两个条带，排除了________复制。

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¹⁵NDNA单链、一条¹⁴N-DNA单链

Answer

脱氧核糖核苷酸 氢键 ④ 全保留 弥散

【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。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。

（1）培养液中的氮可被大肠杆菌利用合成四种脱氧核糖核苷酸，作为DNA复制的原料。热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的氢键断裂，形成两条DNA单链，因此图a中出现两个峰。

（2）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，故选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”。

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”。