Question

3．科学家在研究DNA复制时，提出了三种模型：全保留复制、半保留复制和弥散复制（如图所示），并用大肠杆菌作为实验材料，利用同位素示踪技术及密度梯度离心进行了复制方式的探索实验．请回答下列问题：
（1）DNA复制时需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶．
（2）将¹⁵N标记的大肠杆菌在含¹⁴N的培养液中连续培养两代（Ⅰ和Ⅱ），先后提取每代的DNA并离心．子Ⅰ代DNA离心后出现1条密度带，说明DNA的复制方式可能是半保留复制、弥散复制，子Ⅱ代DNA离心后得到2条密度带，可进一步说明DNA的复制方式是半保留复制．
（3）若复制方式为半保留复制，将上述大肠杆菌在相同条件下培养至n代，子n代DNA离心得到2条密度带，与子Ⅱ代的离心结果相比，密度带的位置不改变（改变/不改变）．
（4）若将子代DNA双链分开后再离心，其结果不能（能/不能）说明DNA的复制方式，理由是若将DNA双链分开，全保留复制和半保留复制的结果完全相同．

Answer 1

分析 1、DNA分子的复制时间：有丝分裂和减数分裂间期；条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；过程：边解旋边复制；结果：一条DNA复制出两条DNA；特点：半保留复制．
2、相关计算：
DNA的半保留复制，一个DNA分子复制n次，则：
（1）DNA分子数：①子代DNA分子数为2ⁿ个，②含有亲代DNA链的子代DNA分子数为2个．③不含亲代链的子代DNA分子数为（2ⁿ-2）个．
（2）脱氧核苷酸链数：
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数目为2ⁿ⁺¹条
②亲代脱氧核苷酸链为2条
③新合成脱氧核苷酸链为（2ⁿ⁺¹-2）条
（3）如一个DNA分子中含有A为m个，复制n次后，需要游离的A为（2ⁿ-1）m个．

解答 解：（1）DNA复制时需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶．
（2）将¹⁵N标记的大肠杆菌在含¹⁴N的培养液中连续培养两代（Ⅰ和Ⅱ），先后提取每代的DNA并离心．如果DNA的复制方式是半保留复制、弥散复制，则子Ⅰ代DNA离心后出现1条密度带；如果DNA的复制方式是半保留复制，则子Ⅱ代DNA离心后得到2条密度带．
（3）若复制方式为半保留复制，将上述大肠杆菌在相同条件下培养至n代，子n代DNA离心得到2条密度带，与子Ⅱ代的离心结果相比，密度带的位置不改变．
（4）若将DNA双链分开，全保留复制和半保留复制的结果完全相同，因此若将子代DNA双链分开后再离心，其结果不能说明DNA的复制方式．
故答案为：
（1）解旋酶和DNA聚合酶
（2）半保留复制、弥散复制       半保留复制
（3）2        不改变
（4）不能        若将DNA双链分开，全保留复制和半保留复制的结果完全相同

点评 本题结合图示，考查DNA分子复制的相关知识，意在考查考生能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论能力．