Question

16．某研究性學(xué)習(xí)小組以細菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心法對有關(guān)DNA復(fù)制的方式進行了探究（已知培養(yǎng)用的細菌大約每20min分裂一次，產(chǎn)生子代，實驗結(jié)果見相關(guān)圖示）．請回答下列問題．

（1）綜合分析本實驗的DNA離心結(jié)果，前三組實驗中，第三組結(jié)果對得到的結(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)果進行比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式．
（2）分析討論：①若實驗三的離心結(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．為了進一步得出結(jié)論，該小組設(shè)計了實驗四，請分析：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若將實驗三得到的DNA雙鏈分開再離心，其結(jié)果不能（填“能”或“不能”）判斷DNA的復(fù)制方式．
（3）實驗得出結(jié)論：DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制．若將實驗四的實驗時間改為60min，離心后密度帶的數(shù)量和位置是否發(fā)生變化？沒有變化．若實驗三的結(jié)果中，子一代DNA的“中帶”比以往實驗結(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的相對分子質(zhì)量為a，含¹⁵N的DNA的相對分子質(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：半保留復(fù)制．

解答 解：（1）實驗一和實驗二起對照作用．第三組結(jié)果對得到的結(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)果進行比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式．實驗三的離心結(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的細菌在含¹⁵N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)40min，即細菌繁殖兩代，如是DNA進行全保留復(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將實驗三DNA雙鏈分開后再離心，無法判斷后代DNA的兩條鏈的來源，不能判斷DNA的復(fù)制方式．
（3）實驗得出結(jié)論：DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制．若將實驗四的實驗時間改為60min，則DNA分子復(fù)制3次，其中2個DNA分子是一條含¹⁴N鏈和一條¹⁵N鏈，6個DNA分子只含¹⁵N的DNA，離心后密度帶的數(shù)量和位置不變，若實驗三的結(jié)果中，子一代DNA的“中帶”比以往實驗結(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DNA分子，所有DNA分子的相對質(zhì)量之和是b+3a，因此子二代DNA分子的相對分子質(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　②不能
（3）沒有變化　¹⁵N　
（4）$\frac{3a+b}{4}$

點評 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，要求考生識記DNA分子復(fù)制的過程，掌握探究DNA分子半保留復(fù)制的探究實驗；識記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程、場所、條件及產(chǎn)物等基礎(chǔ)知識，能結(jié)合圖中信息準(zhǔn)確答題．