课外拓展


一、DNA变异结构的发现

  1991年中国科学家白春礼等,利用自己研制的扫描隧道显微镜(STM),首次清晰地观察到DNA的变异结构图像。据查证,在此之前世界上尚未有利用STM观察到DNA变异结构的报道。

  DNA变异结构的图像是在对DNA进行变性处理后观察到的。科技人员首先将一种DNA加热,达到DNA的解旋温度,然后再降温,利用高分辨率的STM进行多次观察,显示屏上分别出现清晰的三链辫状缠绕结构片段、左手双螺旋结构片断、左手和右手双螺旋衔接结构片段及其他变异结构的图像。

  DNA变异结构图像的发现,拓宽了人们对DNA结构的认识,对DNA结构的研究提供了新的途径。如新发现的DNA的变异结构是否是DNA惟一的变异形式?

  天然的DNA分子是否也具有这种结构?DNA变异结构的发现不仅引起了生物学家的极大兴趣,而且对这一发现的深入探索还必将推动生命科学的进一步发展。

二、DNA子链的延伸

1、DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链组成。

2、DNA聚合酶只能沿5'→3'方向合成新DNA子链。

3、如下图所示,两条子链形成时,一条是连续形成;另一条是不连续形成,然后再通过DNA连接酶把DNA子链的片段连接起来。

三、练习拓展

例1、 将大肠杆菌置于含15N的培养基中培养一段时间,然后把DNA被15N完全标记的大肠杆菌作为亲代,转移到只含14N的普通培养基培养,使其繁殖两代形成4个新个体,则它们的DNA中含14N的链与15N的链的比是( )

A.3:1    B.2:1  C.1:1     D.7:1

解析:

  本题考查“大肠杆菌只有一个DNA分子”以及对“DNA分子具有双链结构”和“DNA半保留复制”的理解。15N标记的DNA有两条含15N的链,当利用含14N的氮源来繁殖合成新DNA时,根据半保留复制的特点,新形成的2个DNA分子上应各有一条含15N的链和一条含14N的链,没有了15N的来源,不论以后复制多少次,含15N的链永远只是两条,而增加的新链都是含14N的链。而题中形成了4个新个体,则只有4个DNA分子——8条单链,只有两条含15N,其余六条含14N,14N链:15N链=6:2=3:1

答案:A

总结:

  DNA复制,是将两条链之间的氢键打开,形成两条单链,然后以单链为模板,按照碱基互补配对原则,再各形成一条新链。在什么培养基上复制,新链即含什么培养基上的物质,再次复制仍如此,但是原DNA(亲代DNA)中的两条链上的物质永远不变。

例2、含有32P或31P的磷酸,两者化学性质几乎相同,都可参与DNA分子的组成,但32P比31P质量大,现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中,连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养,经过第1、2次细胞分裂后,分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA,经密度梯度离心后得到结果如下图。由于DNA分子质量不同,因此在离心管内的分布不同。若①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置,请回答:

  (1)G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的:G0_________; G1_________;G2_________。

  (2)G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是_________

  (3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是条带①_________,条带②_________。

解析:

  本题主要考查DNA半保留复制过程的理解,涉及到DNA的化学成分和分子结构。本题只要抓住G0代DNA含31P,而培养基是含32P的这一关键条件,第n代只有两个DNA含有一条轻链和一条重链,其余(2n-2)个DNA全是由两条重链组成的。

答案:(1)A、B、D

   (2)0:1:1

   (3)31P  31P、32P

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