Question

3．DNA分子雙螺旋結構模型提出之后，人們又去探究DNA是如何傳遞遺傳信息的．當時推測可能有如圖A所示的三種方式．1958年，Meslson和Stahl用密度梯度離心的方法，追蹤由¹⁵N標記的DNA親代鏈的去向，實驗過程是：在氮源為¹⁴N的培養基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為¹⁴N-DNA（對照），在氮源為¹⁵N的培養基上生長的大腸桿菌，其DNA均為¹⁵N-DNA（親代），將親代大腸桿菌轉移到含¹⁴N的培養基上，再連續繁殖兩代（子代Ⅰ和子代Ⅱ）后離心得到如圖B所示的結果．請依據上述材料回答問題．
（1）如果與對照相比，子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，則說明DNA傳遞遺傳信息的方式是全保留復制．如果子代Ⅰ離心后只有1條中度密度帶，則可以排除DNA傳遞遺傳信息的方式是全保留復制．如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，再繼續做子代Ⅱ的DNA密度鑒定：
①若子代Ⅱ離心后能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA復制的方式是半保留復制．
②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞復制的方式是_分散復制_．
（2）他們觀測的實驗數據如下：梯度離心DNA浮力密度（g/mL）表

世代	實驗	對照
親代	1.724	1.710
子Ⅰ代	1.717	1.710
子Ⅱ代	（$\frac{1}{2}$）1.717，（$\frac{1}{2}$）1.710	1.710
子Ⅲ代	（$\frac{1}{4}$）1.717，（$\frac{3}{4}$）1.710	1.710

分析實驗數據可知：實驗結果與當初推測的DNA三種可能復制方式中的半保留復制方式相吻合．
（3）無論是有絲分裂還是減數分裂，都需要有遺傳物質的復制，都遵循半保留復制原則．請依據此原則回答以下問題：
①用¹⁵N標記了一個精原細胞的一對同源染色體的DNA分子雙鏈，然后放在不含¹⁵N標記的培養基中，經過正常的減數分裂產生的四個精子中，含有¹⁵N的精子有4個．
②用³²P標記了玉米體細胞（含20條染色體）的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入不含³²P的培養基中培養，在第二次細胞分裂完成后，每個細胞中被³²P標記的染色體條數是0～20之間．

Answer 1

分析 根據題意和圖示分析可知：本題是對DNA分子復制方式的探究．分析實驗的原理可知，由于¹⁵N與¹⁴N的原子量不同，形成的DNA的相對質量不同，DNA分子的兩條鏈都是¹⁵N，DNA分子的相對質量最大，離心后分布在試管的下端，如果DNA分子的兩條鏈含有¹⁴N，相對質量最輕，離心后分布在試管上端，如果DNA分子的一條鏈是¹⁴N，另一條鏈是¹⁵N，相對分子質量介于二者之間，離心后分布在試管中部，若是DNA分子的復制是分散復制，不論復制幾次，離心后的條帶只有一條，然后根據實驗出現的條帶推斷DNA分子的復制方式．

解答 解：（1）與對照相比，子代Ⅰ離心后能分辨出輕（位于試管下方）和重（位于試管上方）兩條密度帶，則說明DNA復制后形成的2個DNA分子是1個只含¹⁴N，另一個只含¹⁵N，DNA分子的復制方式是全保留復制；如果子代Ⅰ離心后只有1條中等密度帶，DNA分子的復制可能是半保留復制，也可能是分散復制，但可以排除DNA傳遞遺傳信息的全保留復制．
①子代Ⅱ離心后可以分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是半保留復制；
②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是分散復制．
（2）分析表格數據可知：子Ⅰ代有一條帶，密度介于親代與對照組之間，子Ⅱ代有2條帶，中帶與輕帶，比例是1：1；子Ⅲ代有2條帶，中帶與輕帶，比例是1：3，因此可以推出DNA分子的復制方式是半保留復制．
（3）①根據DNA分子復制的過程可知，模板鏈含¹⁵N，原料含¹⁴N，復制一次后，每個DNA分子的兩條鏈，一條含有¹⁵N，另一條含有¹⁴N，因此減數分裂產生的四個精子中，每一個精子中的所有DNA都是一條鏈含¹⁵N，另一條鏈含¹⁴N，即所有的精子都含¹⁵N．
②根據題意分析可知：玉米體細胞含20條染色體，第一次有絲分裂完成后，每個細胞中被³²P標記的染色體條數為20條；第二次有絲分裂前期玉米細胞中有20條染色體，40條染色單體，而其中的一半，即20條染色單體具有³²P標記．當細胞處于第二次分裂后期時，染色單體隨機分開，具有³²P標記的染色體也隨機進入2個細胞，而某個細胞分到具有³²P標記的染色體的數目為0-20．
故答案為：
（1）全保留復制      全保留復制     ①半保留復制       ②分散復制
（2）半保留復制
（3）①4         ②0～20之間（包括0和20）

點評 本題的知識點是對于DNA分子復制方式的探究，結合實驗目的分析實驗現象推導出實驗結論的本題的重點．