Question

17．科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗，實驗內容及結果見表．

組別	1組	2組	3組	4組
培養液中唯一氮源	14NH4Cl	15NH4Cl	14NH4Cl	14NH4Cl
繁殖代數	多代	多代	一代	兩代
培養產物	A	B	B的子I代	B的子Ⅱ代
操作	提取DNA并離心
離心結果	僅為輕帶（14N/14N）	僅為重帶（15N/15N）	僅為中帶（15N/14N）	$\frac{1}{2}$輕帶（14N/14N） $\frac{1}{2}$中帶（15N/14N）

請分析并回答：
（1）要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B，必須經過多代培養，且培養液中的¹⁵N/¹⁵NH₄Cl是唯一氮源．
（2）綜合分析本實驗的DNA離心結果，第3組結果對得到結論起到關鍵作用，但需要把它與第1組和第2組的結果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是半保留復制．
（3）分析討論：
①若子I代DNA的離心結果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自于B，據此可判斷DNA分子的復制方式不是半保留復制．
②若將子I代DNA雙鏈分開后再離心，其結果不能（選填“能”或“不能”）判斷DNA的復制方式．
③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續培養，子n代DNA離心的結果是：密度帶的數量和位置沒有變化．其中含有放射性的DNA所占的比例下降．
④若某此實驗結果中，子I代DNA的“中帶”比以往實驗結果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為¹⁵N．

Answer 1

分析 分析表格：DNA的復制方式可能為半保留復制、全保留復制和混合復制．若為全保留復制，則3組中子代DNA經離心后應該分為輕帶（¹⁴N/¹⁴N）和重帶（¹⁵N/¹⁵N），而實際只有中帶（¹⁴N/¹⁵N），說明DNA復制不是全保留復制；若為混合復制，則4組中子代DNA經離心后應該只有中帶（¹⁴N/¹⁵N），而實際結果與之不符，說明DNA復制不是混合復制，則DNA的復制方式為半保留復制．

解答 解：（1）培養液中以¹⁵NH₄Cl為唯一氮源，需經過多代培養，才能要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B．
（2）若證明DNA的復制為半保留復制，則需證明后代DNA的兩條鏈，一條鏈是母鏈，另一條鏈是新合成的子鏈，第3組結果與第1組、第2組的結果對比可以證實．
（3）①“輕”DNA為¹⁴N/¹⁴NDNA，“重”DNA為¹⁵N/¹⁵NDNA，據表，“重帶”DNA來自于B代．①的結果是：后代DNA的兩條鏈全是原來的或全是新合成的，說明DNA分子的復制方式不是半保留復制．
②將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，無法判斷后代DNA的兩條鏈的來源，不能判斷DNA的復制方式．
③將子Ⅱ代繼續培養，子n代DNA的情況是有兩個為¹⁴N/¹⁵NDNA，其余全部為¹⁴N/¹⁴NDNA，所以子n代DNA離心的結果是：密度帶的數量和位置沒有變化，放射性強度發生變化的是輕帶．
④“中帶”為¹⁴N/¹⁵NDNA，“中帶”略寬，說明新合成的DNA單鏈中N尚含有部分¹⁵N（在含¹⁵N培養基上培養得到的細菌細胞里還含有游離的¹⁵N脫氧核苷酸，在換到的¹⁴N培養基環境中培養時，DNA進行半保留復制，新合成的互補子鏈上不全是¹⁴N的脫氧核苷酸構建，還含有少量¹⁵N的脫氧核苷酸參與．在離心后，由于這些互補鏈上含少量¹⁵N的DNA的密度只是比中型DNA略大，不會形成新的帶，而是沉降在中型DNA的下緣，結果看上去還是一條帶，所以比以往實驗結果的“中帶“略寬了）．
故答案為：
（1）多       ¹⁵N/¹⁵NH₄Cl
（2）3   1   2    半保留復制
（3）①B （親代DNA）   半保留     ②不能    ③沒有變化    下降  ④¹⁵N

點評 本題以大腸桿菌為素材，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗，要求考生認真分析表中實驗結果，根據結果推測DNA復制方式，得出正確的實驗結論，屬于考綱理解和應用層次的考查．