Question

10．科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見表．

組別	①組	②組		③組		④組
培養(yǎng)液中唯一氮源	14NH4Cl	15NH4Cl		14NH4Cl		14NH4Cl
繁殖代數(shù)	多代	多代		一代		兩代
培養(yǎng)產(chǎn)物	A	B		B的子I代		B的子II代
操作	提取DNA并離心
離心結(jié)果	僅為輕帶 （14N/14N）		僅為重帶 （15N/15N）		僅為中帶 （15N/14N）		$\frac{1}{2}$輕帶 （14N/14N） $\frac{1}{2}$中帶 （15N/14N）

請分析并回答：
（1）要得到DNA中的¹⁵N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過多代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的¹⁵NH₄Cl是唯一氮源．
（2）綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，第③組結(jié)果對得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第①組和第②組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制．下圖是離心后第①組和②組DNA條帶的位置，若DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，則第③DNA條帶的位置應(yīng)是？（請?jiān)趫D中畫出）．

（3）分析討論：
①若子Ⅰ代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自于B（“A”/“B”）代，據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是半保留復(fù)制．
②若將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果不能（選填“能”或“不能”）判斷DNA的復(fù)制方式．
③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：DNA條帶的位置無變化（“有變化”/“無變化”）．
④若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為¹⁵N．

Answer 1

分析 分析表格：DNA的復(fù)制方式可能為半保留復(fù)制、全保留復(fù)制和混合復(fù)制．若為全保留復(fù)制，則③組中子代DNA經(jīng)離心后應(yīng)該分為輕帶（¹⁴N/¹⁴N）和重帶（¹⁵N/¹⁵N），而實(shí)際只有中帶（¹⁴N/¹⁵N），說明DNA復(fù)制不是全保留復(fù)制；若為混合復(fù)制，則④組中子代DNA經(jīng)離心后應(yīng)該只有中帶（¹⁴N/¹⁵N），而實(shí)際結(jié)果與之不符，說明DNA復(fù)制不是混合復(fù)制，則DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制．

解答 解：（1）培養(yǎng)液中以¹⁵NH₄Cl為唯一氮源，需經(jīng)過多代培養(yǎng)，才能要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B．
（2）若證明DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，則需證明后代DNA的兩條鏈，一條鏈?zhǔn)悄告�，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻淖渔湥�第③組結(jié)果與第①組、第②組的結(jié)果對比可以證實(shí)．
據(jù)表格可知，離心后第①組DNA條帶為輕帶，在最上方，②組DNA條帶為重帶，在最下方，若DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，則第③DNA條帶為中帶，在中間位置．具體見答案．
（3）①“輕”DNA為¹⁴N/¹⁴NDNA，“重”DNA為¹⁵N/¹⁵NDNA，據(jù)表，“重帶”DNA來自于B代．①的結(jié)果是：后代DNA的兩條鏈全是原來的或全是新合成的，說明DNA分子的復(fù)制方式不是半保留復(fù)制．
②將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，無法判斷后代DNA的兩條鏈的來源，不能判斷DNA的復(fù)制方式．
③將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA的情況是有兩個為¹⁴N/¹⁵NDNA，其余全部為¹⁴N/¹⁴NDNA，所以子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置沒有變化，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是輕帶．
④“中帶”為¹⁴N/¹⁵NDNA，“中帶”略寬，說明新合成的DNA單鏈中N尚含有部分¹⁵N（在含¹⁵N培養(yǎng)基上培養(yǎng)得到的細(xì)菌細(xì)胞里還含有游離的¹⁵N脫氧核苷酸，在換到的¹⁴N培養(yǎng)基環(huán)境中培養(yǎng)時，DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，新合成的互補(bǔ)子鏈上不全是¹⁴N的脫氧核苷酸構(gòu)建，還含有少量¹⁵N的脫氧核苷酸參與．在離心后，由于這些互補(bǔ)鏈上含少量¹⁵N的DNA的密度只是比中型DNA略大，不會形成新的帶，而是沉降在中型DNA的下緣，結(jié)果看上去還是一條帶，所以比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶“略寬了）．
故答案為：
（1）多 
（2）半保留復(fù)制

（3）①B    半保留
②不能
③無變化
④¹⁵N

點(diǎn)評 本題以大腸桿菌為素材，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，要求考生認(rèn)真分析表中實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)結(jié)果推測DNA復(fù)制方式，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，屬于考綱理解和應(yīng)用層次的考查．