Question

9．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℃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）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．
（2）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5200个胞嘧啶脱氧核苷酸，复制4次后含亲代脱氧核苷酸链的DNA有2个．
（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，但能降低化学反应所需的活化能．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DNA分子中G+C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定．
（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短链片段连接成长链片段．该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段．

Answer 1

分析 图1为DNA的半保留复制过程，显示复制方向、起点缺口等；图2自变量有时间、离试管口的距离，因变量是放射性的强度．

解答 解：（1）以³H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，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．
（2）一种1个双链DNA片段中有1000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，则胞嘧啶有1000-350=650个，若该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数为2^4-1×650=5200个，复制4次后含最初亲代脱氧核苷酸链的DNA有2个．
（3）酶作为生物催化剂，不能为反应提供能量，但可以降低化学反应所需的活化能．DNA分子中G+C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定，所以在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．
（4）图2中，与60秒结果相比，120秒时有些短链判断连接成长链片段，所以短链片段减少了．该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段．
故答案为：
（1）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
（2）5200   2   
（3）降低化学反应所需的活化能  DNA分子中G+C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定
（4）短链片段连接成长链片段   在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段

点评 本题考查细胞有丝分裂不同时期的特点、DNA半保留复制特点、噬菌体侵染细菌的实验，要求考生识记细胞有丝分裂不同时期的特点；掌握DNA分子半保留复制特点及相关计算；识记噬菌体侵染细菌实验的过程，能准确判断上清液或沉淀物中放射性高低．