Question

【题目】科学家以T4噬菌体和大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法进行了DNA复制方式具体过程的探索实验。

（1）从结构上看（图1），DNA两条链的方向______。DNA的半保留复制过程是边______边复制。DNA复制时，催化脱氧核苷酸添加到DNA子链上的酶是_______。该酶只能使新合成的DNA链从5′向3′方向延伸，依据该酶催化DNA子链延伸的方向推断，图1中的DNA复制模型______（填写“是”或“不是”）完全正确。

（2）为探索DNA复制的具体过程，科学家做了如下实验。20℃条件下，用T4噬菌体侵染大肠杆菌，进入T4噬菌体DNA活跃复制期时，在培养基中添加含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷，培养不同时间后，阻断DNA复制，将DNA变性处理为单链后，离心分离不同长度的T4噬菌体的DNA片段，检测离心管不同位置的放射性强度，结果如下图所示（DNA片段越短，与离心管顶部距离越近）。

①根据上述实验结果推测，DNA复制时子链合成的过程及依据____________。

②若抑制DNA连接酶的功能，再重复上述实验，则可能的实验结果是_____________。

（3）请根据以上信息，补充下图，表示可能的DNA复制过程。

Answer 1

【答案】相反 解旋 DNA聚合酶 不是 ①存在先合成较短的 DNA 片段，之后较短的 DNA 片段连接成 DNA 长链的过程（+子链延伸方向均为 5’至 3’）；依据是时间较短时（30 秒内），与离心管顶部距离较近的位置放射性较强（或短片段 DNA 数量较多）；随着时间推移，与离心管顶部距离较远的位置放射性较强（或长片段 DNA 数量较多）

②随着时间推移，据离心管顶部距离较近的区域放射性一直较强/短片段DNA 的数量一直较多（合理即得分） （画出任意一个即可）

【解析】

DNA分子复制的特点是边解旋边复制和半保留复制；DNA聚合酶可使单个的脱氧核苷酸连接到正在合成的DNA单链上。

（1）分析图1可知，DNA的两条模板链分别是5′→3′和3′→5′，故两条链方向相反；DNA的半保留复制过程是边解旋边复制；DNA复制时，DNA聚合酶可催化脱氧核苷酸添加到DNA子链上；因该酶只能使新合成的DNA链从5′向3′方向延伸，据图分析可知，子链有一条延伸方向是从3′→5′，故图1中的DNA复制模型不是完全正确。

（2）①据题干信息可知“DNA片段越短，与离心管顶部距离越近”，结合题图可知：时间较短时（30 秒内），与离心管顶部距离较近的位置放射性较强（或短片段 DNA 数量较多），随着时间推移，与离心管顶部距离较远的位置放射性较强（或长片段 DNA 数量较多），故可推测DNA复制时子链合成的过程是存在先合成较短的 DNA 片段，之后较短的 DNA 片段连接成 DNA 长链的过程（+子链延伸方向均为 5’至 3’）。

②因DNA连接酶能连接不同的DNA片段，故若抑制DNA连接酶的功能，再重复以上实验，因DNA片段无法连接，故随着时间推移，据离心管顶部距离较近的区域放射性一直较强/短片段DNA 的数量一直较多。

（3）DNA分子复制的过程是半保留复制，且子链延伸方向为从5′向3′，故可绘制DNA复制图如下：