Question

11．某校一個生物活動小組要進行研究性學習，對生物學史上的經典實驗進行驗證，也是研究性學習的內容之一．這個小組借助某大學的實驗設備，對有關DNA復制的方式進行探索，有人認為DNA是全保留復制，也有人認為DNA是半保留復制．為了證明這兩種假設，這個小組設計了下列實驗程序，請完成實驗并對結果進行預測．
實驗步驟：
第一步：在氮源為¹⁴N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為¹⁴N-DNA；在氮源為¹⁵N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為¹⁵N-DNA．用某種離心方法分離得到的結果如圖所示，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）轉移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上繁殖一代（Ⅰ），請分析：
如果DNA出現(xiàn)一半在輕帶位置，一半在重帶位置，則是全保留復制；
如果DNA出現(xiàn)全部位于中帶位置，則是半保留復制；
第三步：為了進一步驗證第二步的推測結果，將親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代（Ⅱ），請分析：
如果DNA出現(xiàn)$\frac{3}{4}$在輕帶位置，$\frac{1}{4}$在重帶位置，則是全保留復制；
如果DNA出現(xiàn)一半在中帶位置，一半在輕帶位置，則是半保留復制．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：如果DNA的復制方式為全保留復制，則一個親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子復制后，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的復制方式為半保留復制，則一個親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子復制后，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：親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上繁殖一代（Ⅰ）后，全保留復制的話，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）轉移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代（Ⅱ）后，全保留復制的話，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．
故答案為：
第二步：一半在輕帶位置，一半在重帶位置　  全部位于中帶位置　
第三步：$\frac{3}{4}$在輕帶位置，$\frac{1}{4}$在重帶位置　一半在中帶位置，一半在輕帶位置

點評 本題考DNA復制的相關知識，意在考查學生分析問題和解決問題的能力，屬于中檔題．