Question

将大肠杆菌放在含有同位素

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N培养基中培育若干代后，细菌DNA所有氮均为

15

N，它比

14

N分子密度大．然后将DNA被

15

N标记的大肠杆菌再移到

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N培养基中培养，每隔4小时（相当于分裂繁殖一代的时间）取样一次，测定其不同世代细菌DNA的密度．实验结果DNA复制的密度梯度离心试验如图所示．

（1）中带含有氮元素是

 

．
（2）如果测定第四代DNA分子密度，N标记的比例表示为

 

．
（3）如果将第一代（全中）DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的两条DNA单链在试管中的分布位置应为

 

．
（4）上述实验表明，子代DNA合成的方式是

 

．

Answer 1

考点：DNA分子的复制

专题：

分析：DNA的复制是半保留复制，即以亲代DNA分子的每条链为模板，合成相应的子链，子链与对应的母链形成新的DNA分子，这样一个DNA分子经复制形成两个子代DNA分子，且每个子代DNA分子都含有一条母链．将DNA被¹⁵N标记的大肠杆菌移到¹⁴N培养基中培养，因合成DNA的原料中含¹⁴N，所以新合成的DNA链均含¹⁴N．根据半保留复制的特点，第一代的DNA分子应一条链含¹⁵N，一条链含¹⁴N．一个亲代DNA分子复制到第二代形成2²=4个DNA，其中有两个DNA分子各保留亲代DNA分子的一条链（含¹⁵N），另一条链为¹⁴N，另两个DNA分子的两条链均含¹⁴N；以后各代中含有一条¹⁵N链、一条¹⁴N链的DNA分子始终为2个（来自于同一个亲代DNA），其余DNA分子两条链均含¹⁴N．全含¹⁵N的DNA分子比纯含¹⁴N的DNA分子密度大，在密度梯度离心试验中，只含¹⁵N的DNA分子均位于试管下部，只含¹⁴N的DNA分子应位于试管上部，而一条链含¹⁵N，一条链含¹⁴N的DNA分子位置应位于前两者之间，试验的结果也证明了这一点．

解答： 解：（1）由以上分析可知，中带（DNA）含有氮元素是：¹⁴N和¹⁵N．
（2）第四代中由一个亲代DNA分子产生的子代DNA数为2⁴=16个，其中一条链为¹⁴N，另一条链为¹⁵N的DNA分子有2个，占总数的

1

8

，位于梯度离心分离的中带，其余DNA分子均只含¹⁴N，有14个，占

7

8

，位于轻带．
（3）将第一代DNA链（一条链含¹⁴N，另一条链含¹⁵N）的氢键断裂后，两条链将会分开，测定密度时，应一半链在轻带，一半链在重带．
（4）该实验证明DNA复制方式为半保留复制．
故答案为：
（1）¹⁴N、¹⁵N  
（2）1：8        
（3）轻带、重带    
（4）半保留复制

点评：本题结合实验过程及实验结果，考查DNA分子复制的相关知识，首先要求考生掌握DNA分子复制方式，能够根据题干信息推断每一代DNA分子中含¹⁴N的DNA分子数目和含¹⁵N的DNA分子数目，再进行相关的计算；其次还要求考生掌握离心后形成的轻带、中带和重带的含义．