Question

19．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．
（1）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上圖所示，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位于一半在輕帶位置，一半在重帶位置，則是全保留復制；如果DNA位于全部位于中帶 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)基上再繼續(xù)繁殖一代（Ⅱ），請分析：如果DNA位于$\frac{3}{4}$在輕帶位置，$\frac{1}{4}$在重帶位置，則是全保留復制；如果DNA位于一半在中帶位置，一半在輕帶位置，則是半保留復制．
（2）有人提出：第一代的DNA用解旋酶處理后再離心，就能直接判斷DNA的復制方式，如果輕帶和重帶各占$\frac{1}{2}$，則一定為半保留復制．該說法不正確的理由是離心后，無論是全保留復制還是半保留復制輕帶與重帶比例均為$\frac{1}{2}$．

Answer 1

分析 根據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：（1）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．
（2）第一代（I）的DNA用解旋酶處理后，無論半保留復制還是全保留復制，如果研究DNA鏈的情況，結果是一致的，都是輕帶與重帶各占一半，無法區(qū)分是哪一種復制方式．
故答案為：
 （1）一半在輕帶位置，一半在重       全部位于中帶       $\frac{3}{4}$在輕帶位置，$\frac{1}{4}$在重　      一半在中帶位置，一半在輕
（2）離心后，無論是全保留復制還是半保留復制輕帶與重帶比例均為$\frac{1}{2}$

點評 本題考DNA復制的相關知識，意在考查考生的識圖能力和理解所學知識要點，把握知識間內在聯(lián)系，形成知識網絡結構的能力；能運用所學知識，準確判斷問題的能力，屬于考綱識記和理解層次的考查．