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高中 | 第3节 DNA的复制题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二 遗传与进化
第三章 基因的本质
第3节 DNA的复制
关于$\rm DNA$分子的复制方式主要有两种假说,如图$\rm 1$所示。科学家运用密度梯度离心、$\rm DNA$紫外光吸收光谱等方法对此进行研究,实验基本操作及结果如下,请回答下列问题:
将大肠杆菌在含有$\rm ^{15}NH_{4}Cl$的培养液(图$\rm 2A$)中培养一段时间,使大肠杆菌繁殖多代(大肠杆菌约$\rm 20$分钟繁殖一代)。培养液中的$\rm N$可被大肠杆菌用于合成 ,进一步作为$\rm DNA$复制的原料。此外,$\rm DNA$复制还需要模板、能量、 酶、 酶、引物酶及$\rm DNA$连接酶等条件。
脱氧核糖核苷酸分子是$\rm DNA$复制的原料,脱氧核糖核苷酸组成元素是$\rm C$、$\rm H$、$\rm O$、$\rm N$、$\rm P$,培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种脱氧核糖核苷酸,进一步作为$\rm DNA$复制的原料;$\rm DNA$复制过程中需要解旋酶(作用于氢键)和$\rm DNA$聚合酶(作用于磷酸二酯键)、引物酶及$\rm DNA$连接酶等。
从上述培养液中取部分菌液,提取大肠杆菌$\rm DNA$(图$\rm 2A$)。经密度梯度离心后,测定溶液的紫外光吸收光谱,结果如图$\rm 3a$所示,峰值出现在离心管的$\rm P$处。该步骤的目的是 。
(注:紫外光吸收光谱的峰值位置即为离心管中$\rm DNA$的主要分布位置,峰值越大,表明该位置的$\rm DNA$数量越多。)
提取原始的亲代$\\rm DNA$分子,以此作为验证$\\rm DNA$复制方式的对照组
"]]据图可知,图$\rm 2A$中是用$\rm ^{15}N$标记大肠杆菌的$\rm DNA$分子,经过一段时间培养后$\rm DNA$的两条链均带上$\rm ^{15}N$标记,经密度梯度离心后$\rm DNA$分子会靠近试管的底部,该步的主要目的是以此为对照看$\rm DNA$复制一代并经密度梯度离心后试管中$\rm DNA$分子如何分布来进一步确认$\rm DNA$复制的方式:若试管中没有出现位置不同的两条带,就可以排除全保留复制。
将上述培养的大肠杆菌转移到含有$\rm ^{14}NH_{4}Cl$的培养液中继续培养(图$\rm 2B$)。在培养到$\rm 6$、$\rm 13$、$\rm 20$分钟时,分别取样,提取大肠杆菌$\rm DNA$,经密度梯度离心后,测定紫外光吸收光谱,结果如图$\rm 3$中$\rm b$、$\rm c$、$\rm d$所示。
①若全保留复制这一假说成立,则$\rm 20$分钟时紫外光吸收光谱的峰值个数及峰值的位置与点$\rm P$的关系为 。
$\rm a$.峰值个数为$\rm 1$,峰值出现在$\rm Q$点的位置
$\rm b$.峰值个数为$\rm 1$,峰值出现在$\rm P$点的位置
$\rm c$.峰值个数为$\rm 2$,一个峰值出现在$\rm P$点的位置,另一个峰值出现在$\rm Q$点上方
$\rm d$.峰值个数为$\rm 2$,一个峰值出现在$\rm P$点的位置,另一个峰值出现在$\rm Q$点的位置
②现有实验结果 (选填“可以”或“不可以”)否定全保留复制假说。
①若$\rm DNA$的复制方式为全保留复制,则$\rm 20$分钟后($\rm DNA$复制一代)会出现$\rm ^{15}N/^{15}N-DNA$和$\rm ^{14}N/^{14}N-DNA$两种数量相等的$\rm DNA$分子,显示出的紫外光吸收光谱即为$\rm 2$个峰值,一个峰值$\rm ^{15}N/^{15}N-DNA$出现在$\rm P$点的位置,另一个$\rm ^{14}N/^{14}N-DNA$峰值出现在$\rm Q$点($\rm ^{15}N/^{14}N-DNA$)上方,故选:$\rm c$。
②现有实验结果与全保留复制的特点不符,故可以否定全保留复制假说,但无法确定半保留复制假说和弥散复制假说哪种成立。
科学家继续测定了大肠杆菌在含有$\rm ^{14}NH_{4}Cl$的培养液中培养到$\rm 40$分钟时的紫外光吸收光谱。若半保留复制假说成立,则$\rm 40$分钟时的紫外吸收光谱结果如何?请在图$\rm 4e$框中绘制相应预期结果。
若$\rm DNA$复制方式为半保留复制,则$\rm 40$分钟后($\rm DNA$复制$\rm 2$代)会出现$\rm ^{15}N/^{14}N-DNA$和$\rm ^{14}N/^{14}N-DNA$两种数量相等的$\rm DNA$分子,显示出的紫外光吸收光谱即为$\rm 2$个峰值,分别在$\rm Q$点和$\rm Q$点的上方,故预期结果如下:
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