Question

【題目】雙鏈DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成。早在1966年，日本科學家岡崎提出DNA半不連續(xù)復制假說：DNA復制形成互補子鏈時，一條子鏈是連續(xù)形成，另一條子鏈不連續(xù)即先形成短鏈片段(如圖1)。為驗證這一假說，岡崎進行了如下實驗：讓T4噬菌體在20°C時侵染大腸桿菌70min后，將同位素3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分離T4噬菌體DNA并通過加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進行密度梯度離心，以DNA單鏈片段分布位置確定片段大小(分子越小離試管口距離越近)，并檢測相應(yīng)位置DNA單鏈片段的放射性，結(jié)果如圖2。請分析回答：

(1)若1個雙鏈DNA片段中有1000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，該DNA連續(xù)復制四次，在第四次復制時需要消耗________個胞嘧啶脫氧核苷酸。

(2)以3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，最終在噬菌體DNA中檢測到放射性，其原因是_________________________________________________________。

(3)DNA解旋在細胞中需要解旋酶的催化，在體外通過加熱也能實現(xiàn)。解旋酶不能為反應(yīng)提供能量，但能________________________。研究表明，在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是______________________。

(4)圖2中，與60秒結(jié)果相比，120秒結(jié)果中短鏈片段減少的原因是________。該實驗結(jié)果為岡崎假說提供的有力證據(jù)是___________________________________________。

Answer 1

【答案】 5200 標記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復制提供原料，所以在噬菌體DNA中檢測到放射性 降低反應(yīng)所需要的活化能 DNA分子中G＋C的比例越高，氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定 短鏈片段連接形成長片段，所以短鏈片段減少 在實驗時間內(nèi)，細胞中均能檢測到較多的短鏈片段

【解析】試題分析：本題以圖文結(jié)合的形式，綜合考查學生對DNA分子的結(jié)構(gòu)、復制過程、酶的作用機理等相關(guān)知識的理解和掌握情況。解答此類問題需從題圖中提取信息，圍繞“DNA分子的結(jié)構(gòu)、復制過程、酶的作用機理” 等相關(guān)知識，對各問題進行解答。

(1)已知1個雙鏈DNA片段中共有A＋T＋G＋C＝2000個堿基，其中T＝350個。依據(jù)堿基互補配對原則可推知，在該DNA片段中， A＝T＝350個，C＝G＝650個。該DNA連續(xù)復制四次，在第四次復制時需要消耗胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)＝(24－1)×650－ (23－1)×650＝5200個。

(2) 以3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，因 3H標記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復制提供原料，所以最終在噬菌體DNA中檢測到放射性。

(3)解旋酶能降低反應(yīng)所需要的活化能。在每個DNA分子中，堿基對A與T之間有2個氫鍵，C與G之間有3個氫鍵，而且DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，因此在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度也越高。

(4)已知分子越小離試管口距離越近。圖2顯示：與60秒結(jié)果相比，120秒結(jié)果中有放射性的單鏈距離試管口較遠，說明短鏈片段減少，其原因是：短鏈片段連接形成長片段，所以短鏈片段減少。在圖示的實驗時間內(nèi)，細胞中均能檢測到較多的短鏈片段，為岡崎假說提供了實驗證據(jù)。