Question

10．科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见表．

组别	①组	②组		③组		④组
培养液中唯一氮源	14NH4Cl	15NH4Cl		14NH4Cl		14NH4Cl
繁殖代数	多代	多代		一代		两代
培养产物	A	B		B的子I代		B的子II代
操作	提取DNA并离心
离心结果	仅为轻带 （14N/14N）		仅为重带 （15N/15N）		仅为中带 （15N/14N）		$\frac{1}{2}$轻带 （14N/14N） $\frac{1}{2}$中带 （15N/14N）

请分析并回答：
（1）要得到DNA中的¹⁵N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过多代培养，且培养液中的¹⁵NH₄Cl是唯一氮源．
（2）综合分析本实验的DNA离心结果，第③组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第①组和第②组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是半保留复制．下图是离心后第①组和②组DNA条带的位置，若DNA进行半保留复制，则第③DNA条带的位置应是？（请在图中画出）．

（3）分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于B（“A”/“B”）代，据此可判断DNA分子的复制方式不是半保留复制．
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果不能（选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式．
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：DNA条带的位置无变化（“有变化”/“无变化”）．
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为¹⁵N．

Answer 1

分析 分析表格：DNA的复制方式可能为半保留复制、全保留复制和混合复制．若为全保留复制，则③组中子代DNA经离心后应该分为轻带（¹⁴N/¹⁴N）和重带（¹⁵N/¹⁵N），而实际只有中带（¹⁴N/¹⁵N），说明DNA复制不是全保留复制；若为混合复制，则④组中子代DNA经离心后应该只有中带（¹⁴N/¹⁵N），而实际结果与之不符，说明DNA复制不是混合复制，则DNA的复制方式为半保留复制．

解答 解：（1）培养液中以¹⁵NH₄Cl为唯一氮源，需经过多代培养，才能要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B．
（2）若证明DNA的复制为半保留复制，则需证明后代DNA的两条链，一条链是母链，另一条链是新合成的子链，第③组结果与第①组、第②组的结果对比可以证实．
据表格可知，离心后第①组DNA条带为轻带，在最上方，②组DNA条带为重带，在最下方，若DNA进行半保留复制，则第③DNA条带为中带，在中间位置．具体见答案．
（3）①“轻”DNA为¹⁴N/¹⁴NDNA，“重”DNA为¹⁵N/¹⁵NDNA，据表，“重带”DNA来自于B代．①的结果是：后代DNA的两条链全是原来的或全是新合成的，说明DNA分子的复制方式不是半保留复制．
②将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，无法判断后代DNA的两条链的来源，不能判断DNA的复制方式．
③将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA的情况是有两个为¹⁴N/¹⁵NDNA，其余全部为¹⁴N/¹⁴NDNA，所以子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带．
④“中带”为¹⁴N/¹⁵NDNA，“中带”略宽，说明新合成的DNA单链中N尚含有部分¹⁵N（在含¹⁵N培养基上培养得到的细菌细胞里还含有游离的¹⁵N脱氧核苷酸，在换到的¹⁴N培养基环境中培养时，DNA进行半保留复制，新合成的互补子链上不全是¹⁴N的脱氧核苷酸构建，还含有少量¹⁵N的脱氧核苷酸参与．在离心后，由于这些互补链上含少量¹⁵N的DNA的密度只是比中型DNA略大，不会形成新的带，而是沉降在中型DNA的下缘，结果看上去还是一条带，所以比以往实验结果的“中带“略宽了）．
故答案为：
（1）多 
（2）半保留复制

（3）①B    半保留
②不能
③无变化
④¹⁵N

点评 本题以大肠杆菌为素材，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，要求考生认真分析表中实验结果，根据结果推测DNA复制方式，得出正确的实验结论，属于考纲理解和应用层次的考查．