Question

16．某研究性學(xué)習(xí)小組以細(xì)菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心法對(duì)有關(guān)DNA復(fù)制的方式進(jìn)行了探究（已知培養(yǎng)用的細(xì)菌大約每20min分裂一次，產(chǎn)生子代，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)相關(guān)圖示）．請(qǐng)回答下列問(wèn)題．

（1）綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，前三組實(shí)驗(yàn)中，第三組結(jié)果對(duì)得到的結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第一組和第二組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說(shuō)明DNA分子的復(fù)制方式．
（2）分析討論：①若實(shí)驗(yàn)三的離心結(jié)果為：如果DNA位于$\frac{1}{2}$重和$\frac{1}{2}$輕帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于全中帶位置，則是半保留復(fù)制．為了進(jìn)一步得出結(jié)論，該小組設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)四，請(qǐng)分析：如果DNA位于$\frac{1}{4}$輕和$\frac{3}{4}$重（位置及比例，下同）帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于$\frac{1}{2}$中和$\frac{1}{2}$重帶位置，則是半保留復(fù)制．
②若將實(shí)驗(yàn)三得到的DNA雙鏈分開(kāi)再離心，其結(jié)果不能（填“能”或“不能”）判斷DNA的復(fù)制方式．
（3）實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制．若將實(shí)驗(yàn)四的實(shí)驗(yàn)時(shí)間改為60min，離心后密度帶的數(shù)量和位置是否發(fā)生變化？沒(méi)有變化．若實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果中，子一代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為¹⁵N．
（4）假設(shè)某大腸桿菌含¹⁴N的DNA的相對(duì)分子質(zhì)量為a，含¹⁵N的DNA的相對(duì)分子質(zhì)量為b，現(xiàn)將含¹⁵N的DNA的大腸桿菌培養(yǎng)在含¹⁴N的培養(yǎng)基中，子二代DNA的相對(duì)分子質(zhì)量平均為$\frac{3a+b}{4}$．

Answer 1

分析 1、DNA復(fù)制條件：模板（DNA的雙鏈）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和連結(jié)酶等）、原料（游離的脫氧核苷酸）
2、DNA復(fù)制特點(diǎn)：半保留復(fù)制．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二起對(duì)照作用．第三組結(jié)果對(duì)得到的結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第一組和第二組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說(shuō)明DNA分子的復(fù)制方式．實(shí)驗(yàn)三的離心結(jié)果：如果DNA位于$\frac{1}{2}$重帶和$\frac{1}{2}$輕帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于全中帶位置，則是半保留復(fù)制，
（3）①如果DNA位于$\frac{1}{2}$重帶和$\frac{1}{2}$輕帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于全中帶位置，則是半保留復(fù)制，含¹⁴N的細(xì)菌在含¹⁵N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)40min，即細(xì)菌繁殖兩代，如是DNA進(jìn)行全保留復(fù)制，則只含¹⁴N的DNA位于輕帶占$\frac{1}{4}$，只含¹⁵N的DNA位于重帶占$\frac{3}{4}$；如果DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，則含¹⁴N和¹⁵N的DNA位于中帶且占$\frac{1}{2}$，只含¹⁵N的DNA位于重帶且占$\frac{1}{2}$．
②將實(shí)驗(yàn)三DNA雙鏈分開(kāi)后再離心，無(wú)法判斷后代DNA的兩條鏈的來(lái)源，不能判斷DNA的復(fù)制方式．
（3）實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制．若將實(shí)驗(yàn)四的實(shí)驗(yàn)時(shí)間改為60min，則DNA分子復(fù)制3次，其中2個(gè)DNA分子是一條含¹⁴N鏈和一條¹⁵N鏈，6個(gè)DNA分子只含¹⁵N的DNA，離心后密度帶的數(shù)量和位置不變，若實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果中，子一代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為¹⁵N．
（4）由于DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制，將含¹⁵N DNA的大腸桿菌再培養(yǎng)在含¹⁴N的培養(yǎng)基中，子一代 DNA分子中各含有一條母鏈和一條子鏈，因此DNA的分子量是$\frac{a+b}{2}$；，DNA分子復(fù)制2次形成4個(gè)DNA分子，所有DNA分子的相對(duì)質(zhì)量之和是b+3a，因此子二代DNA分子的相對(duì)分子質(zhì)量平均為$\frac{3a+b}{4}$．
故答案為：
（1）三　一　二
（2）①全保留　半保留　$\frac{1}{4}$輕和$\frac{3}{4}$重　$\frac{1}{2}$中和$\frac{1}{2}$重�、诓荒�
（3）沒(méi)有變化　¹⁵N　
（4）$\frac{3a+b}{4}$

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖解，考查DNA分子的復(fù)制、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，要求考生識(shí)記DNA分子復(fù)制的過(guò)程，掌握探究DNA分子半保留復(fù)制的探究實(shí)驗(yàn)；識(shí)記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程、場(chǎng)所、條件及產(chǎn)物等基礎(chǔ)知識(shí)，能結(jié)合圖中信息準(zhǔn)確答題．