Question

11．某校一个生物活动小组要进行研究性学习，对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性学习的内容之一．这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制．为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测．
实验步骤：
第一步：在氮源为¹⁴N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为¹⁴N-DNA；在氮源为¹⁵N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为¹⁵N-DNA．用某种离心方法分离得到的结果如图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上．
第二步：将亲代大肠杆菌（含¹⁵N）转移到含¹⁴N的培养基上繁殖一代（Ⅰ），请分析：
如果DNA出现一半在轻带位置，一半在重带位置，则是全保留复制；
如果DNA出现全部位于中带位置，则是半保留复制；
第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌（含¹⁵N）转移到含¹⁴N的培养基上连续繁殖两代（Ⅱ），请分析：
如果DNA出现$\frac{3}{4}$在轻带位置，$\frac{1}{4}$在重带位置，则是全保留复制；
如果DNA出现一半在中带位置，一半在轻带位置，则是半保留复制．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子复制后，两个子代DNA分子是：一个¹⁵N-¹⁵N，一个¹⁴N-¹⁴N，在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子复制后，两个子代DNA分子都是¹⁵N-¹⁴N，在离心管中分布的位置全部在中带．

解答 解：亲代大肠杆菌（含¹⁵N）转移到含¹⁴N的培养基上繁殖一代（Ⅰ）后，全保留复制的话，2个DNA分子中1个DNA是¹⁴N-DNA、另外1个DNA是¹⁵N-DNA，故一半在轻带位置，一半在重带位置；半保留复制的话，2个DNA分子中都是各一条链含¹⁴N、一条链含¹⁵N，故全部位于中带位置．
亲代大肠杆菌（含¹⁵N）转移到含¹⁴N的培养基上连续繁殖两代（Ⅱ）后，全保留复制的话，4个DNA分子中1个DNA是¹⁵N-DNA、另外3个DNA是¹⁴N-DNA，故$\frac{3}{4}$在轻带位置，$\frac{1}{4}$在重带位置；半保留复制的话，2个DNA分子中都是各一条链含¹⁴N、一条链含¹⁵N，另2个DNA分子全是¹⁴N-DNA，故一半在中带位置，一半在轻带位置．
故答案为：
第二步：一半在轻带位置，一半在重带位置　  全部位于中带位置　
第三步：$\frac{3}{4}$在轻带位置，$\frac{1}{4}$在重带位置　一半在中带位置，一半在轻带位置

点评 本题考DNA复制的相关知识，意在考查学生分析问题和解决问题的能力，属于中档题．