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问题的提出

问题：密度梯度离心法探究DNA的复制方式中，学生存在许多问题，如为什么用15N，而不用32P或18O？为什么需要在一开始用15N繁殖多代，不直接用原来含14N的细菌放入15N的培养基培养开始？最重要的问题是密度梯度离心法的原理是什么？

密度梯度离心法又称为区带离心法，可以同时使样品中几个或全部组分分离，具有良好的分辨率。离心时先将样品溶液置于一个由梯度材料形成的密度梯度液体柱中，离心后被分离组分以区带层分布于梯度柱中。

实验示意图

典型试题解析

的形态

试题1：研究人员将DNA被15N完全标记的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA，将子代DNA热变性处理使其双链打开，后进行密度梯度超速离心，离心管中出现两个条带。下列相关叙述中的错误是(　　)

A.打开双链的难易程度与各种碱基的含量有关

B.新合成的子链位于离心管中上侧条带中

C.若对子代DNA直接离心，也会出现两个条带

D.14NH4Cl培养液的氮可被大肠杆菌用来合成脱氧核苷酸

解析：

由于A与T之间含2个氢键，G与C之间含3个氢键，所以打开双链的难易程度与各种碱基的含量有关，A正确；新合成的子链中只含14N，所以位于离心管中上侧条带中，B正确；未进行热变性处理的子代DNA分子两条链由氢键相连，所以密度梯度离心后在离心管中只出现一个条带，C错误；脱氧核糖核苷酸组成元素是C、H、O、N、P，14NH4Cl培养液的氮可被大肠杆菌用来合成四种脱氧核苷酸，D正确。故答案为C。

试题2：探究DNA分子复制过程实验中，通常是用15N标记的同位素示踪法。下列叙述正确的是（）

A．用15NH4C1培养若干代的大肠杆菌体内，其蛋白质和DNA分子含15N标记

B．整个实验过程中，每一次提取的细菌都是完成分裂一次的细菌

C．为保证实验效果，需将提取的细菌进行密度梯度超速离心和分析

D．15N标记的大肠杆菌在含14NH4C1的培养基中进行一次有丝分裂，每个菌体均含15N和14N

解析：

蛋白质和DNA均含N，所以用15NH4C1培养若干代的大肠杆菌体内，其蛋白质和DNA分子都含15N标记，A正确；实验过程中需要研究子一代、子二代等大肠杆菌的DNA情况，所以实验过程中，有的细菌分裂了一次，有的分裂了两次，B错误；为保证实验效果，需分别提取子一代和子二代细菌的DNA进行密度梯度超速离心和分析，而不是对细菌进行密度梯度离心，C错误；15N标记的大肠杆菌在含14NH4C1的培养基中进行一次DNA复制后，每个菌体均含15N和14N，大肠杆菌为原核生物，不能进行有丝分裂，D错误。故答案为A。

若干问题解析

的形态这个实验有关的考查试题有许多，如三种假设是什么？为什么要经过三代检测？如何测算出分裂多次后条带的分布？等等。以下是围绕最近出现的问题的思考。1.工作的原理不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形成区带的方法。离心管中加入高浓度的氯化铯，在离心过程中形成一个密度梯度，这种方法对介质的要求是能产生密度梯度，且密度高时，粘度不高。加入的DNA分子会浮或沉在溶液中，直到达到与周围的盐的密度相同的位置，即重的DNA比轻的DNA稠密得多，所以它聚集在离心管底部较近的位置。因此，这种方法又叫等密度梯度离心法。2.实验的步骤年，Meselson和Stahl两位科学家一起合作，花了好几年时间才让每个实验步骤正常运转，完成了“最美的生物实验”。（1）需要对照实验，重和轻的DNA都进行了分离他们从培养两批大肠杆菌开始，一批培养在含有重同位素15N的培养基里（具体的物质是NH4Cl），另一批培养在含有正常的、较轻的14N培养基里。让细菌分别在含有15N或14N的培养基里生长许多代之后，他们就得到了两瓶细菌，一瓶DNA是重的，一瓶DNA是轻的。然后破碎细菌得到DNA加入到含有高浓度的氯化铯盐的管子中离心，出现在管子的不同位置。然后，他们就开始着手测试对DNA复制提出的三种假设，即全保留复制、半保留复制和弥散型复制。（2）用氮元素（NH4Cl）的原因在培养基里，氮会掺入核苷酸碱基中，这就是它进入生物体DNA的途径。（3）后续实验－解链实验为了区分半保留复制和弥散型复制，Meselson和Stahl两位科学家调高的温度，DNA在高温下，连接两条链的氢键解开，螺旋散开，再进行离心，发现一条链是重的，一条链是轻的，支持半保留复制方式。（参考《细胞生物学精要》）预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇


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