Question

2．某校一個生物興趣小組要進行研究性學(xué)習(xí)，對生物學(xué)史上的經(jīng)典實驗進行驗證，也是研究學(xué)習(xí)內(nèi)容之一．這個小組借助某大學(xué)的實驗設(shè)備，對有關(guān)DNA復(fù)制的方式進行探索，有人認為DNA是全保留復(fù)制，也有人認為是半保留復(fù)制．為了證明這假設(shè)，這個小組設(shè)計了下列實驗程序，請完成實驗并對結(jié)果進行預(yù)測．
（1）實驗步驟：
第一步：在氮源為${\;}_{\;}^{14}$N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為${\;}_{\;}^{14}$N-DNA分子；在氮源為¹⁵N的培養(yǎng)基生長的大腸桿菌，其DNA分子均為¹⁵N．用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示，其DNA分別分布在輕帶和重帶上．
第二步：將親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉(zhuǎn)移到含${\;}_{\;}^{14}$N的培養(yǎng)基上繁殖一代（Ⅰ），請分析：
如果其DNA分布的位置是一半在輕帶，一半在重帶，則DNA的復(fù)制方式為全保留復(fù)制；如果DNA分布的位置是全部位于中帶位置，則是半保留復(fù)制．
第三步：為了進一步驗證第二步的推測結(jié)果，將子一代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含${\;}_{\;}^{14}$N的培養(yǎng)基上再繁殖一代（Ⅱ），請分析：如果其DNA分布的位置是一半在輕帶．一半在中帶，則是半保留復(fù)制；如果其DNA分布的位置是$\frac{3}{4}$在輕帶、$\frac{1}{4}$在重帶，則是全保留復(fù)制．
有人提出：第一代（Ⅰ）的DNA用解螺旋酶處理后再離心，就能直接判斷DNA的復(fù)制方式，如果輕帶和重帶各占$\frac{1}{2}$，則一定為半保留復(fù)制．
（2）你認為這位同學(xué)的說法是否正確？不正確．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：如果DNA的復(fù)制方式為全保留復(fù)制，則一個親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子復(fù)制后，兩個子代DNA分子是：一個¹⁵N-¹⁵N，一個¹⁴N-¹⁴N，在離心管中分布的位置是一半在輕帶、一半在重帶；如果DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則一個親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子復(fù)制后，兩個子代DNA分子都是¹⁵N-¹⁴N，在離心管中分布的位置全部在中帶．

解答 解：（1）親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉(zhuǎn)移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上繁殖一代（Ⅰ）后，全保留復(fù)制的話，2個DNA分子中1個DNA是¹⁴N-DNA、另外1個DNA是¹⁵N-DNA，故一半在輕帶位置，一半在重帶位置；半保留復(fù)制的話，2個DNA分子中都是各一條鏈含¹⁴N、一條鏈含¹⁵N，故全部位于中帶位置．親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉(zhuǎn)移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代（Ⅱ）后，全保留復(fù)制的話，4個DNA分子中1個DNA是¹⁵N-DNA、另外3個DNA是¹⁴N-DNA，故$\frac{3}{4}$在輕帶位置，$\frac{1}{4}$在重帶位置；半保留復(fù)制的話，2個DNA分子中都是各一條鏈含¹⁴N、一條鏈含¹⁵N，另2個DNA分子全是¹⁴N-DNA，故一半在中帶位置，一半在輕帶位置．
（2）第一代（Ⅰ）的DNA用解螺旋酶處理后再離心，半保留復(fù)制和全復(fù)制形成的DNA鏈中2條¹⁴N，2條¹⁵N，則一半在輕帶位置，一半在重帶位置．
故答案為：
（1）全保留     全部位于中帶位置     $\frac{3}{4}$在輕帶、$\frac{1}{4}$在重帶
（2）不正確

點評 本題考DNA復(fù)制的相關(guān)知識，意在考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力，屬于中檔題．