Question

DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们又去探究DNA是如何传递遗传信息的。当时推测可能有如图A所示的三种方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度离心的方法，追踪由¹⁵N标记的DNA亲本链的去向，实验过程是：在氮源为¹⁴N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为¹⁴N-DNA（对照），在氮源为¹⁵N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为¹⁵N-DNA（亲代），将亲代大肠杆菌转移到含¹⁴N的培养基上，再连续繁殖两代（子代Ⅰ和子代Ⅱ）后离心得到如图B所示的结果。请依据上述材料回答问题：

（1）如果与对照相比，子代Ⅰ离心后能分辨出轻和重两条密度带，则说明DNA复制的方式是           。如果子代Ⅰ离心后只有1条中等密度带，则可以排除DNA复制的方式是                        。

如果子代Ⅰ离心后只有1条中等密度带，再继续做子代Ⅱ的DNA密度鉴定：

①若子代Ⅱ离心后可以分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA复制的方式是                      。

②若子代Ⅱ离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA复制的方式是                      。

（2）他们观测的实验数据如下：梯度离心DNA浮力密度（g/ml）表

分析实验数据可知：实验结果与当初推测的DNA三种可能复制方式中的               方式相吻合。

（3）无论是有丝分裂还是减数分裂，都需要有遗传物质的复制，都遵循半保留复制原则。请依据此原则回答以下问题：

①用¹⁵N标记了一个精原细胞的一对同源染色体的DNA分子双链，然后放在不含¹⁵N标记的培养基中，经过正常的减数分裂产生的四个精子中，含有¹⁵N的精子有             个。

②用³²P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含³²P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后，每个细胞中被³²P标记的染色体条数是                   。

Answer

（1）全保留复制 全保留复制 ①半保留复制 ②分散复制

（2）半保留复制

（3）①4 ②0-20之间（包括0和20）

【解析】

试题分析：（1）如果与对照相比，子代Ⅰ离心后能分辨出轻（位于试管下方）和重（位于试管上方）两条密度带，则说明DNA复制后形成的2个DNA分子是1个只含14N，另一个只含15N，DNA分子的复制方式是全保留复制；如果子代I离心后只有1条中等密度带，则说明DNA分子的复制可能是半保留复制，也可能是分散复制，但可以排除DNA复制方式中的全保留复制。

①若子代Ⅱ离心后可以分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA复制的方式是半保留复制；

②若子代Ⅱ离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA复制的方式是分散复制。

（2）分析表格数据可知：子Ⅰ代有一条带，密度介于亲代与对照组之间（中带），子Ⅱ代有2条带，中带与轻带，比例是1：1；子Ⅲ代有2条带，中带与轻带，比例是1：3，说明实验结果与当初推测的DNA三种可能复制方式中的半保留复制方式相吻合，因此可以推知DNA分子的复制方式是半保留复制。

（3）①用15N标记了一个精原细胞的一对同源染色体的DNA分子双链，然后放在不含15N标记的培养基中，进行减数分裂，在减数第一次分裂前的间期，DNA分子进行半保留复制，产生的两个子代DNA分子中，都是一条单链含15N、一条单链含14N，即每条染色体的两条姐妹染色单体都是既含15N、又含14N。减数第一次分裂得到的两个次级精母细胞中均有一条染色体的两条姐妹染色单体是被标记的，减数第二次分裂结束时这两条被标记的姐妹染色单体分开分别进入不同的精细胞中，因此，经过正常的减数分裂产生的四个精子中，含有15N的精子有4个。

②DNA分子的复制是半保留复制，根据题意可知，玉米体细胞中含20条染色体，第一次有丝分裂结束后，形成的子细胞中的每条染色体上的DNA分子都是一条链含32P、一条链不含32P。第二次有丝分裂间期，DNA分子复制后形成的子代DNA分子中有一个DNA分子不含32P、一个DNA分子的一条链含32P，这两个子代DNA分子分别位于每条染色体的两个姐妹染色单体上，即每条染色体的两条姐妹染色单体都有一条被32P标记、一条不被32P标记。第二次有丝分裂结束时，姐妹染色单体分开，分别随机分配到两个子细胞中，因此，在第二次细胞分裂完成后，每个细胞中被32P标记的染色体条数是0-20之间（包括0和20）。

考点：本题考查DNA分子半保留复制的相关知识，意在考查考生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的能力。