Question

3．DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出之后，人們又去探究DNA是如何傳遞遺傳信息的．當(dāng)時推測可能有如圖A所示的三種方式．1958年，Meslson和Stahl用密度梯度離心的方法，追蹤由¹⁵N標(biāo)記的DNA親代鏈的去向，實驗過程是：在氮源為¹⁴N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為¹⁴N-DNA（對照），在氮源為¹⁵N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA均為¹⁵N-DNA（親代），將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代（子代Ⅰ和子代Ⅱ）后離心得到如圖B所示的結(jié)果．請依據(jù)上述材料回答問題．
（1）如果與對照相比，子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，則說明DNA傳遞遺傳信息的方式是全保留復(fù)制．如果子代Ⅰ離心后只有1條中度密度帶，則可以排除DNA傳遞遺傳信息的方式是全保留復(fù)制．如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，再繼續(xù)做子代Ⅱ的DNA密度鑒定：
①若子代Ⅱ離心后能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制．
②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞復(fù)制的方式是_分散復(fù)制_．
（2）他們觀測的實驗數(shù)據(jù)如下：梯度離心DNA浮力密度（g/mL）表

世代	實驗	對照
親代	1.724	1.710
子Ⅰ代	1.717	1.710
子Ⅱ代	（$\frac{1}{2}$）1.717，（$\frac{1}{2}$）1.710	1.710
子Ⅲ代	（$\frac{1}{4}$）1.717，（$\frac{3}{4}$）1.710	1.710

分析實驗數(shù)據(jù)可知：實驗結(jié)果與當(dāng)初推測的DNA三種可能復(fù)制方式中的半保留復(fù)制方式相吻合．
（3）無論是有絲分裂還是減數(shù)分裂，都需要有遺傳物質(zhì)的復(fù)制，都遵循半保留復(fù)制原則．請依據(jù)此原則回答以下問題：
①用¹⁵N標(biāo)記了一個精原細(xì)胞的一對同源染色體的DNA分子雙鏈，然后放在不含¹⁵N標(biāo)記的培養(yǎng)基中，經(jīng)過正常的減數(shù)分裂產(chǎn)生的四個精子中，含有¹⁵N的精子有4個．
②用³²P標(biāo)記了玉米體細(xì)胞（含20條染色體）的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含³²P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂完成后，每個細(xì)胞中被³²P標(biāo)記的染色體條數(shù)是0～20之間．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：本題是對DNA分子復(fù)制方式的探究．分析實驗的原理可知，由于¹⁵N與¹⁴N的原子量不同，形成的DNA的相對質(zhì)量不同，DNA分子的兩條鏈都是¹⁵N，DNA分子的相對質(zhì)量最大，離心后分布在試管的下端，如果DNA分子的兩條鏈含有¹⁴N，相對質(zhì)量最輕，離心后分布在試管上端，如果DNA分子的一條鏈?zhǔn)?SUP>14N，另一條鏈?zhǔn)?SUP>15N，相對分子質(zhì)量介于二者之間，離心后分布在試管中部，若是DNA分子的復(fù)制是分散復(fù)制，不論復(fù)制幾次，離心后的條帶只有一條，然后根據(jù)實驗出現(xiàn)的條帶推斷DNA分子的復(fù)制方式．

解答 解：（1）與對照相比，子代Ⅰ離心后能分辨出輕（位于試管下方）和重（位于試管上方）兩條密度帶，則說明DNA復(fù)制后形成的2個DNA分子是1個只含¹⁴N，另一個只含¹⁵N，DNA分子的復(fù)制方式是全保留復(fù)制；如果子代Ⅰ離心后只有1條中等密度帶，DNA分子的復(fù)制可能是半保留復(fù)制，也可能是分散復(fù)制，但可以排除DNA傳遞遺傳信息的全保留復(fù)制．
①子代Ⅱ離心后可以分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是半保留復(fù)制；
②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是分散復(fù)制．
（2）分析表格數(shù)據(jù)可知：子Ⅰ代有一條帶，密度介于親代與對照組之間，子Ⅱ代有2條帶，中帶與輕帶，比例是1：1；子Ⅲ代有2條帶，中帶與輕帶，比例是1：3，因此可以推出DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制．
（3）①根據(jù)DNA分子復(fù)制的過程可知，模板鏈含¹⁵N，原料含¹⁴N，復(fù)制一次后，每個DNA分子的兩條鏈，一條含有¹⁵N，另一條含有¹⁴N，因此減數(shù)分裂產(chǎn)生的四個精子中，每一個精子中的所有DNA都是一條鏈含¹⁵N，另一條鏈含¹⁴N，即所有的精子都含¹⁵N．
②根據(jù)題意分析可知：玉米體細(xì)胞含20條染色體，第一次有絲分裂完成后，每個細(xì)胞中被³²P標(biāo)記的染色體條數(shù)為20條；第二次有絲分裂前期玉米細(xì)胞中有20條染色體，40條染色單體，而其中的一半，即20條染色單體具有³²P標(biāo)記．當(dāng)細(xì)胞處于第二次分裂后期時，染色單體隨機(jī)分開，具有³²P標(biāo)記的染色體也隨機(jī)進(jìn)入2個細(xì)胞，而某個細(xì)胞分到具有³²P標(biāo)記的染色體的數(shù)目為0-20．
故答案為：
（1）全保留復(fù)制      全保留復(fù)制     ①半保留復(fù)制       ②分散復(fù)制
（2）半保留復(fù)制
（3）①4         ②0～20之間（包括0和20）

點評 本題的知識點是對于DNA分子復(fù)制方式的探究，結(jié)合實驗?zāi)康姆治鰧嶒灛F(xiàn)象推導(dǎo)出實驗結(jié)論的本題的重點．