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半不連續復制假說：DNA復制形成互補子鏈時，一條子鏈是連續形成，另一條子鏈不連續即先形成短鏈片段（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℃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基中，在2s、7s、15s、30s、60s、120s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），并檢測相應位置DNA單鏈片段的放射性，結果如圖2。請分析回答：

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

（2）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連續復制四次，在第四次復制時需要消耗_____個胞嘧啶脫氧核苷酸，復制4次后含親代脫氧核苷酸鏈的DNA有___________個。

（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。解旋酶不能為反應提供能量，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60s結果相比，120s結果中短鏈片段減少的原因是__________________________。該實驗結果為岡崎假說提供的有力證據是______________________________。

Answer 1

【答案】 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 5 5200 降低化學反應所需的活化能 DNA分子中G＋C的比例越高，氫鍵數越多，DNA結構越穩定 短鏈片段連接成長鏈片段 在實驗時間內細胞中均能檢測到較多的短鏈片段

【解析】試題分析：本題考查DNA分子結構的主要特點、DNA的特性、DNA分子的復制，要求學生識記DNA分子結構的主要特點；掌握DNA分子的特性，識記DNA分子復制的條件，掌握DNA分子半保留復制的特點，并能進行簡單的計算。據圖可知，圖1為DNA半保留復制的過程，顯示復制方向、起點、缺口等；圖2自變量有時間、距離試管口的距離，因變量是放射性的強度。

（1）以3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養基中，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。

（2）若1個雙鏈DNA片段中有1000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，則胞嘧啶有1000-350=650個，若該DNA連續復制四次，在第四次復制時需要消耗的胞嘧啶脫氧核苷酸數為24-1×650=5200個，復制4次后含最初親代脫氧核苷酸鏈的DNA有2個。

（3）酶作為生物催化劑，不能為反應提供能量，但可以降低化學反應所需的活化能。DNA分子中G+C的比例越高，氫鍵數越多，DNA結構越穩定，所以在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。

（4）圖2中，與60秒結果相比，120秒時有些短鏈片斷連接成長鏈片段，所以短鏈片段減少了。該實驗結果為岡崎假說提供的有力證據是在實驗時間內細胞中均能檢測到較多的短鏈片段。