科學家運用同位素標記、密度梯度離心等方法研究DNA復制的機制。請回答問題:
(1)研究者用蠶豆根尖進行實驗,主要步驟如下:
步驟A |
將蠶豆根尖置于含放射性3H標記胸腺嘧啶的培養(yǎng)液中,培養(yǎng)大約一個細胞周期的時間。 |
在第一個、第二個和第三個細胞周期取樣,檢測中期細胞染色體上的放射性分布。 |
步驟B |
取出根尖,洗凈后轉(zhuǎn)移至不含放射性物質(zhì)的培養(yǎng)液中,繼續(xù)培養(yǎng)大約兩個細胞周期的時間 |
①步驟A目的是標記細胞中的
DNA
DNA
分子。若依據(jù)“DNA半保留復制”假說推測,DNA分子復制的產(chǎn)物應符合甲圖中的
a
a
(選甲圖中字母填寫)。
②若第二個細胞周期的放射性檢測結(jié)果符合乙圖中的
e
e
(選乙圖中字母填寫),且第三個細胞周期的放射性檢測結(jié)果符合乙圖中的
e和f
e和f
(選乙圖中字母填寫),則假說成立。
(2)研究者為進一步確定“DNA半保留復制”的假說,將兩組大腸桿菌分別在
15NH
4Cl培養(yǎng)液和
14NH
4Cl培養(yǎng)液中繁殖多代,培養(yǎng)液中的氮可被大腸桿菌用于合成
脫氧核苷酸
脫氧核苷酸
分子,作為DNA復制的原料,最終得到含
15N的大腸桿菌和含
14N的大腸桿菌。
(3)實驗一:從含
15N的大腸桿菌和含
14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA,混合后放在100℃條件下進行熱變性處理,然后進行密度梯度離心,再測定離心管中混合的DNA單鏈含量,結(jié)果如圖a所示。熱變性處理導致DNA分子中堿基對之間的
氫鍵
氫鍵
發(fā)生斷裂,形成兩條DNA單鏈,因此圖a中出現(xiàn)兩個峰。
(4)實驗二:研究人員將含
15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到
14NH
4Cl培養(yǎng)液中,繁殖一代后提取子代大腸桿菌的DNA(F
1DNA),將F
1DNA熱變性處理后進行密度梯度離心,離心管中出現(xiàn)的兩個條帶對應圖b中的兩個峰。若將未進行熱變性處理的F
1DNA進行密度梯度離心,則離心管中只出現(xiàn)一個條帶。據(jù)此分析,F(xiàn)
1DNA是由
④
④
(選填①~④中的序號)組成,作出此判斷的依據(jù)是
⑤⑥⑦
⑤⑥⑦
(選填⑤~⑦中的序號,多選)。
①兩條
15N-DNA單鏈
②兩條
14N-DNA單鏈
③兩條既含
15N又含有
14N的DNA單鏈
④一條
15N-DNA單鏈、一條
14N-DNA單鏈
⑤雙鏈的F
1DNA密度梯度離心結(jié)果只有一個條帶,排除“全保留復制”
⑥單鏈的F
1DNA密度梯度離心結(jié)果有兩個條帶,排除“彌散復制”
⑦圖b與圖a中兩個峰的位置相同,支持“半保留復制”
(5)半不連續(xù)復制是1966年日本科學家岡崎提出的。為驗證假說,他進行了如下實驗:讓T
4噬菌體在20℃時侵染大腸桿菌70min后,將同位素
3H標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T
4噬菌體DNA并通過加熱使DNA分子全部變性后,再進行密度梯度離心,以DNA單鏈片段分布位置確定片段大?。ǚ肿釉叫‰x試管口距離越近),并檢測相應位置DNA單鏈片段的放射性,結(jié)果圖3所示。
①研究表明,富含G-C堿基對的DNA分子加熱變性時需要的溫度較高,推測其原因是
DNA分子中堿基對G/C的比例高,氫鍵相對較多,分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定
DNA分子中堿基對G/C的比例高,氫鍵相對較多,分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定
。
②圖中,與60秒結(jié)果相比,120秒結(jié)果中短鏈片段的量
減少
減少
,原因是
短鏈片段連接成長鏈片段
短鏈片段連接成長鏈片段
。