一、探究DNA的復(fù)制過程
1.實(shí)驗(yàn)方法:同位素示蹤法。
2.實(shí)驗(yàn)原理
(1)含15N的雙鏈DNA密度較大,離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的下部。
(2)含14N的雙鏈DNA密度較小,離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的上部。
(3)兩條鏈分別含15N和14N的雙鏈DNA密度介于雙鏈均含15N的DNA和雙鏈均含14N的DNA之間,離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的中部。
3.實(shí)驗(yàn)過程
(1)大腸桿菌在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖若干代。
(2)將上述大腸桿菌轉(zhuǎn)到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。
(3)在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA,即分別取完成一次細(xì)胞分裂和兩次細(xì)胞分裂的大腸桿菌,并將其中的DNA分子分離出來。
(4)將提取的DNA進(jìn)行密度梯度超速離心和分析,記錄離心后離心管中DNA的位置。
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如圖示)
(1)離心管a:立即取出提取DNA→離心→離心管底部(15N-15N-DNA)。
(2)離心管b:繁殖一代后取出提取DNA→離心→離心管中部(15N-14N-DNA)。
(3)離心管c:繁殖二代后取出提取DNA→離心→離心管上部和離心管中部(14N-14N-DNA和15N-14N-DNA)。
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。
例1 在氮源為14N和15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌,其DNA分子分別為14N-DNA(相對分子質(zhì)量為a)和15N-DNA(相對分子質(zhì)量為b)。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(Ⅰ和Ⅱ),用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示。下列對此實(shí)驗(yàn)的敘述不正確的是( )
A.Ⅰ代細(xì)菌DNA分子中一條鏈?zhǔn)?sup>14N,另一條鏈?zhǔn)?sup>15N
B.Ⅱ代細(xì)菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的
C.預(yù)計(jì)Ⅲ代細(xì)菌DNA分子的平均相對分子質(zhì)量為
D.上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制
答案 B
解析 15N-DNA在14N的培養(yǎng)基上進(jìn)行第一次復(fù)制后,產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分子均含有一條15N的DNA鏈和一條14N的DNA鏈。這樣的DNA用離心法分離后,應(yīng)該全部處在試管的中部。Ⅰ代的兩個(gè)DNA分子再分別進(jìn)行復(fù)制,它們所產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分別為全14N-DNA分子和14N、15N—DNA分子。此時(shí),將該DNA作離心處理,產(chǎn)生的DNA沉淀應(yīng)該分別位于試管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的。培養(yǎng)一個(gè)大腸桿菌,則其Ⅲ代細(xì)菌DNA分子共有8個(gè),各條鏈的相對分子質(zhì)量之和為(7a+b),平均相對分子質(zhì)量為。
例2 (2018·杭州模擬)如圖為科學(xué)家設(shè)計(jì)的DNA合成的同位素示蹤實(shí)驗(yàn),利用大腸桿菌來探究DNA的復(fù)制過程,下列說法正確的是( )
A.從獲得試管①到試管③,細(xì)胞內(nèi)的染色體復(fù)制了兩次
B.用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn),提取DNA更方便
C.試管③中含有14N的DNA占
D.本實(shí)驗(yàn)是科學(xué)家對DNA復(fù)制方式假設(shè)的驗(yàn)證
答案 D
解析 大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)沒有染色體,A 錯(cuò)誤;噬菌體是營寄生生活的,不能在培養(yǎng)液中繁殖,不能代替大腸桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn),B 錯(cuò)誤;試管③中含有14N 的DNA 占100%,C錯(cuò)誤;本實(shí)驗(yàn)是對DNA半保留復(fù)制的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),D正確。