Question

4． DNA复制可以通过设想来进行预测，可能的情况是：全保留复制、半保留复制、分散复制．
（1）根据如图中的示例对三种复制作出可能的假设：①如果是全保留复制，则一个DNA分子形成两个DNA分子，其中一个是亲代的，而另一个是新形成的．
②如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子，各有一条链来自亲代DNA分子，另一条链是新形成的．
③如果是分散复制，则新形成的DNA分子中每条链中一些片段是母链而另一些则是子链片断．
（2）究竟是哪种复制方式呢？请大家设计实验来证明DNA的复制方式．
实验步骤：
①在氮源为¹⁴N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为¹⁴N-DNA（对照）．
②在氮源为¹⁵N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为¹⁵N-DNA（亲代）．
③将亲代¹⁵N大肠杆菌转移到含¹⁴N的培养基中，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用密度梯度离心方法分离．
实验预测：
①如果与对照（¹⁴N/¹⁴N）相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带，即一条轻带（¹⁴N/¹⁴N）和一条重带（¹⁵N/¹⁵N），则可以排除半保留和分散复制；
②如果子代Ⅰ只有一条中等密度带，则可以排除全保留复制但不能肯定是半保留复制或分散复制；
③如果子代Ⅰ只有一条中等密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定，若子代Ⅱ可以分出中等密度带和轻密度带，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；
④如果子代Ⅱ不能分出中等和轻密度两条带，则排除半保留复制，同时确定为分散复制．

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．如果DNA的复制方式为分散复制，则一个亲代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子复制后，在离心管中分布的位置全部在中带，这样就不能区分半保留复制和分散复制，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：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2次后，得到的4个DNA分子，一个DNA分子是¹⁵N-¹⁴N，另外3个DNA分子是¹⁴N-¹⁴N，在离心管中分布的位置$\frac{1}{4}$在中带，$\frac{3}{4}$在轻带；DNA的复制方式为分散复制，则一个亲代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子复制2次后，得到的4个DNA分子，在离心管中分布的位置全部在中带．

解答 解：（1）根据如图中的示例对三种复制作出可能的假设：
①如果是全保留复制，则一个DNA分子形成两个DNA分子，其中一个是亲代的DNA分子，而另一个则是新形成的DNA分子．
②如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子，各有一条链来自亲代DNA分子，另一条链是新形成的DNA子链．
③如果是分散复制，则新形成的DNA分子中每条链中一些片段是母链而另一些则是子链片断．
（2）设计同位素标记法实验来证明DNA的复制方式，¹⁴N/¹⁴N表示轻DNA，¹⁴N/¹⁵N表示中DNA，¹⁵N/¹⁵N表示重DNA．
实验预测：
①如果与对照（¹⁴N/¹⁴N）相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带，即一条轻带（¹⁴N/¹⁴N）和一条重带（¹⁵N/¹⁵N），则可以排除半保留和分散复制；
②如果子代Ⅰ只有一条中等密度带，则可以排除全保留复制，但不能肯定是半保留复制或分散复制；
③如果子代Ⅰ只有一条中等密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定，若子代Ⅱ可以分出中等密度带和轻密度带，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；
④如果子代Ⅱ不能分出中等和轻密度两条带，则排除半保留复制，同时确定为分散复制．
故答案为：
（1）②一条链来自亲代DNA分子，另一条链是新形成的　
③每条链中一些片段是母链而另一些则是子链片断
（2）①一条重带（¹⁵N/¹⁵N）　半保留和分散复制　
②中等密度带　全保留复制　半保留复制或分散复制　
③中等密度带　轻密度带　分散复制　半保留复制　
④中等和轻　半保留复制   分散复制

点评 本题考查DNA复制的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力，属于中档题．