Question

【题目】双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20°C时侵染大肠杆菌70min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。请分析回答：

(1)若1个双链DNA片段中有1000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗________个胞嘧啶脱氧核苷酸。

(2)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是_________________________________________________________。

(3)DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能________________________。研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度越高的原因是______________________。

(4)图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段减少的原因是________。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是___________________________________________。

Answer 1

【答案】 5200 标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性 降低反应所需要的活化能 DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定 短链片段连接形成长片段，所以短链片段减少 在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段

【解析】试题分析：本题以图文结合的形式，综合考查学生对DNA分子的结构、复制过程、酶的作用机理等相关知识的理解和掌握情况。解答此类问题需从题图中提取信息，围绕“DNA分子的结构、复制过程、酶的作用机理” 等相关知识，对各问题进行解答。

(1)已知1个双链DNA片段中共有A＋T＋G＋C＝2000个碱基，其中T＝350个。依据碱基互补配对原则可推知，在该DNA片段中， A＝T＝350个，C＝G＝650个。该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数＝(24－1)×650－ (23－1)×650＝5200个。

(2) 以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，因 3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以最终在噬菌体DNA中检测到放射性。

(3)解旋酶能降低反应所需要的活化能。在每个DNA分子中，碱基对A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，而且DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氢键数越多，DNA结构越稳定，因此在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度也越高。

(4)已知分子越小离试管口距离越近。图2显示：与60秒结果相比，120秒结果中有放射性的单链距离试管口较远，说明短链片段减少，其原因是：短链片段连接形成长片段，所以短链片段减少。在图示的实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段，为冈崎假说提供了实验证据。