Question

9．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(xué)家岡崎提出DNA半不連續(xù)復(fù)制假說(shuō)：DNA復(fù)制形成互補(bǔ)子鏈時(shí)，一條子鏈?zhǔn)沁B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(yàn)證這一假說(shuō)，岡崎進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：讓T4噬菌體在20℃時(shí)侵染大腸桿菌70min后，將同位素3H標(biāo)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(guò)加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進(jìn)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(cè)相應(yīng)位置DNA單鏈片段的放射性，結(jié)果如圖2．請(qǐng)分析回答：

（1）以³H標(biāo)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(cè)到放射性，其原因是標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料．
（2）若1個(gè)雙鏈DNA片段中有1000個(gè)堿基對(duì)，其中胸腺嘧啶350個(gè)，該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時(shí)需要消耗5200個(gè)胞嘧啶脫氧核苷酸，復(fù)制4次后含親代脫氧核苷酸鏈的DNA有2個(gè)．
（3）DNA解旋在細(xì)胞中需要解旋酶的催化，在體外通過(guò)加熱也能實(shí)現(xiàn)．解旋酶不能為反應(yīng)提供能量，但能降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能．研究表明，在DNA分子加熱解鏈時(shí)，DNA分子中G+C的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是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．
（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短鏈片段連接成長(zhǎng)鏈片段．該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為岡崎假說(shuō)提供的有力證據(jù)是在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)細(xì)胞中均能檢測(cè)到較多的短鏈片段．

Answer 1

分析 圖1為DNA的半保留復(fù)制過(guò)程，顯示復(fù)制方向、起點(diǎn)缺口等；圖2自變量有時(shí)間、離試管口的距離，因變量是放射性的強(qiáng)度．

解答 解：（1）以³H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料，所以在噬菌體DNA中檢測(cè)到放射性．
（2）一種1個(gè)雙鏈DNA片段中有1000個(gè)堿基對(duì)，其中胸腺嘧啶350個(gè)，則胞嘧啶有1000-350=650個(gè)，若該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時(shí)需要消耗的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為2^4-1×650=5200個(gè)，復(fù)制4次后含最初親代脫氧核苷酸鏈的DNA有2個(gè)．
（3）酶作為生物催化劑，不能為反應(yīng)提供能量，但可以降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能．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，所以在DNA分子加熱解鏈時(shí)，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(jié)果相比，120秒時(shí)有些短鏈判斷連接成長(zhǎng)鏈片段，所以短鏈片段減少了．該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為岡崎假說(shuō)提供的有力證據(jù)是在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)細(xì)胞中均能檢測(cè)到較多的短鏈片段．
故答案為：
（1）標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料
（2）5200   2   
（3）降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能  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
（4）短鏈片段連接成長(zhǎng)鏈片段   在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)細(xì)胞中均能檢測(cè)到較多的短鏈片段

點(diǎn)評(píng) 本題考查細(xì)胞有絲分裂不同時(shí)期的特點(diǎn)、DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，要求考生識(shí)記細(xì)胞有絲分裂不同時(shí)期的特點(diǎn)；掌握DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算；識(shí)記噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，能準(zhǔn)確判斷上清液或沉淀物中放射性高低．