Question

双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成，另一条子链不连续即先形成短链片段（如图1）。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T₄噬菌体在20℃时侵染大肠杆菌70min后，将同位素标³H记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2s、7s、15s、30s、60s、120s后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小（分子越小离试管口距离越近），并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。请分析回答：

（1）以标³H记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是 _______________________ 。

（2）若1个双链DNA片段中有1000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗 _________  个胞嘧啶脱氧核苷酸， 复制4次后含亲代脱氧核苷酸链的DNA有_______个。

（3）DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能 ________________。研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度越高的原因是 ___________________________________________ 。

（4）图2中，与60s结果相比，120s结果中短链片段减少的原因是  __________________________ 。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是  __________________________________。

（5）除少数病毒外，所有生物的DNA都由4种相同的碱基组成，试从生命起源和进化的角度说明原因_________________________________ 。

Answer

标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料 5200 2 降低化学反应所需的活化能 DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定 短链片段连接成长链片段 在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段 生物是由共同祖先进化而来的

【解析】

DNA的复制：
条件：a、模板：亲代DNA的两条母链；b、原料：四种脱氧核苷酸为；c、能量：（ATP）；d、一系列的酶。缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。过程： a、解旋：首先DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程称为解旋；b、合成子链：然后，以解开的每段链（母链）为模板，以周围环境中的脱氧核苷酸为原料，在有关酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。

（1）以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性。

（2）一个双链DNA片段中有1000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，则胞嘧啶有1000-350=650个，若该DNA连续复制四次，在第四次复制时相当于新合成23个DNA分子需要消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数为8×650=5200个，由于DNA复制方式为半保留复制，故复制4次后含最初亲代脱氧核苷酸链的DNA有2个。

（3）酶作为生物催化剂，不能为反应提供能量，但可以降低化学反应所需的活化能。DNA分子中G与C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定，所以在DNA分子加热解链时，DNA分子中G+C的比例越高，需要解链温度越高。

（4）图2中，与60秒结果相比，120秒时有些短链片段连接成长链片段，所以短链片段减少了。而在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段的实验结果能证明冈崎假说的正确性。

（5）除少数病毒外，所有生物的DNA都由4种相同的碱基组成的这说明生物是由共同祖先进化而来的。