2018年南昌二模29题 DNA复制

2018年南昌二模29题DNA复制
逍遥谈生悟理
29.通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如下图所示：
放射性越高的3H-胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H-脱氧胸苷），在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。

请利用放射性自显影技术、低放射性3H-脱氧胸苷和高放射性3H-脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向，简要写出：
（1）实验思路：_____________。

（2）预测实验结果和得出结论：____________。

关于DNA复制有如下几个问题：
1.复制的起点数量，复制的方向？
2.如何设计实验说明DNA是半保留复制？
DNA的复制有一条链是不连续的？（冈崎片段）
下面附上几个有关的试题
1.1958年，Meselson和Stahl通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制，此后科学家便开始了有关DNA复制起点数目、方向等方面的研究。

试回答下列问题。

(1) 由于DNA分子呈结构，DNA复制开始时首先必须解旋从而在复制起点位置形成复制叉(如图甲)。

因此，研究中可以根据复制叉的数量推测。

(2)1963年Caims将不含放射性的大肠杆菌(拟核DNA呈环状)，放在含有3H－胸腺嘧啶的培养基中培养，进一步证明了DNA的半保留复制。

根据图乙的大肠杆菌亲代环状DNA示意图，用简图表示复制一次和复制两次后形成的DNA分子。

(注：以“……”表示含放射性的脱氧核苷酸链)。

(3)有人探究DNA的复制从一点开始以后是单向还是双向进行的，将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H－胸腺嘧啶的培养基中培养，给予适当的条件，让其进行复制，得到图丙所示结果，这一结果说明_______________________。

(4)为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制，用第(2)题的方法，观察到的大肠杆菌DNA复制过程如图丁所示，这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是起点双向复制的。

2.
关于DNA复制方式，科学家曾提出3种假说（如图）：①半保留复制②全保留复制③弥散复制。

某研究小组欲探究DNA的复制方式，已知5-溴脱氧尿嘧啶核苷（BrdU）是常用的细胞增殖标记物，在DNA复制时能替代T与A配对，进而渗入新合成的DNA链中。

当用姬姆萨染料染色时，一条染色体或染色单体中只有两条DNA单链都含BrdU才被染为浅蓝色，否则为深蓝色。

如果一条染色体上的两条染色单体的染色深浅不同，这样的染色体叫色差染色体。

请根据以上信息和下列材料用具设计实验探究DNA复制的方式，简要写出：
（1）实验思路（注意：对姬姆萨染料染色和临时装片制作过程及顺序、显微镜的使用方法不作要求）
（2）预期实验结果即可。

材料用具：若干洋葱（根尖分生区细胞的细胞周期为12h）、含BrdU的培养液、姬姆萨染料、显微镜、载玻片、盖玻片等。

3.
若以大肠杆菌为实验材料，利用含15N的培养液和含14N普通培养液，运用同位素标记法和密度梯度离心法，设计实验探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，请简要说明实验思路并预期结果。

______
4.
双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的。

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的，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70 min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1 000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___________。

【答案】
29.
(1). 复制开始时，首先用含低放射性3H-脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H-脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况
(2). 若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制。

拓展试题答案
1.
（1）DNA复制起点数目
（2）
（3）复制起点在中间，两边都有放射性，所以DNA的复制是双向的．
（4）单起点复制．
2.
（1）将洋葱根尖分生组织细胞放在含有BrdU的培养液中培养12h，取根尖分生区细胞并
用姬姆萨染料染色，制作临时装片后在显微镜下找到处于有丝分裂中期的细胞进行观察染色体着色情况。

（2）预期结果及结论：
①若有丝分裂中期的细胞的染色单体均为深蓝色，则说明DNA为半保留复制；
②若有丝分裂中期的细胞中均为色差染色体，则说明DNA为全保留复制；
③若有丝分裂中期的细胞的染色单体均为浅蓝色，则说明DNA为弥散复制。

3.
用含15N的培养液培养大肠杆菌几代，再将大肠杆菌转移到普通培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA 进行密度梯度离心，记录离心管中DNA的位置。

预期结果：试管中出现三条DNA带，说明DNA复制是半保留复制；试管中只有两条带，说明DNA复制是全保留复制
4.
（1）DNA片段中有1 000个碱基对，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的胞嘧啶脱氧核苷酸数为24－1×650＝5 200(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中能检测到放射性。

（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，故DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氢键数越多，DNA 分子结构越稳定，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）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。

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。