Question

【題目】科學家以T4噬菌體和大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心法進行了DNA復制方式具體過程的探索實驗。

（1）從結構上看（圖1），DNA兩條鏈的方向_______。DNA復制時，催化脫氧核苷酸添加到DNA子鏈上的酶是_______。該酶只能使新合成的DNA鏈從5′向3′方向延伸，依據該酶催化DNA子鏈延伸的方向推斷，圖1中的DNA復制模型_______（是/不是）完全正確。

（2）為探索DNA復制的具體過程，科學家做了如下實驗：20℃條件下，用T4噬菌體侵染大腸桿菌，進入T4噬菌體DNA活躍復制期時，在培養基中添加含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷，培養不同時間后，阻斷DNA復制，將DNA變性處理為單鏈后，離心分離不同長度的T4噬菌體的DNA片段，檢測離心管不同位置的放射性強度，結果如下圖所示（DNA片段越短，與離心管頂部距離越近）。

①根據上述實驗結果推測，DNA復制時子鏈合成的過程存在先合成_______，之后再_______，依據為________。

②若抑制DNA連接酶的功能，再重復上述實驗，則可能的實驗結果是________。

（3）請根據以上信息，補充下圖，表示可能的DNA復制過程_________ 。

Answer 1

【答案】相反 DNA聚合酶 不是 較短的 DNA 片段 較短的 DNA 片段連接成 DNA 長鏈 時間較短時短片段 DNA 數量較多，隨著時間推移長片段 DNA 數量較多 隨著時間推移短片段DNA 的數量一直較多

【解析】

DNA的復制：

條件：a、模板：親代DNA的兩條母鏈；b、原料：四種脫氧核苷酸為；c、能量：（ATP）；d、一系列的酶。缺少其中任何一種，DNA復制都無法進行。

過程： a、解旋：首先DNA分子利用細胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把兩條扭成螺旋的雙鏈解開，這個過程稱為解旋；b、合成子鏈：然后，以解開的每段鏈（母鏈）為模板，以周圍環境中的脫氧核苷酸為原料，在有關酶的作用下，按照堿基互補配對原則合成與母鏈互補的子鏈。

（1）從結構上看，DNA兩條鏈的方向是相反的。DNA復制時，在DNA聚合酶的催化下脫氧核苷酸添加到DNA子鏈上。該酶只能使新合成的DNA鏈從5′向3′方向延伸，據此可推斷，圖1中的DNA復制模型并不完全正確，即兩條子鏈的延伸方向應該是相反的。

（2）①圖中實驗結果可以看出時間較短時短片段 DNA 數量較多，隨著時間推移長片段 DNA 數量較多，據此可推測，DNA復制時，子鏈合成的過程中存在先合成較短的 DNA 片段，之后再由較短的 DNA 片段連接成 DNA 長鏈的過程。

②DNA連接酶能夠將DNA片段連接成長鏈，據此作用推測，若抑制DNA連接酶的功能后，再重復上述實驗，則可能會表現出隨著時間推移短片段DNA 的數量一直較多的實驗結果。

（3）題中信息顯示，DNA復制過程是有方向性的，即新合成的子鏈從5′向3′方向延伸，同時復制過程中存在分段復制的特點（多起點復制），據此表示DNA復制過程如下圖所示：