Question

1953年，青年學(xué)者沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA的結(jié)構(gòu)并構(gòu)建了其模型，緊接著他們又發(fā)表論文提出遺傳自我復(fù)制的假說(shuō)，請(qǐng)根據(jù)沃森和克里克的觀點(diǎn)回答下列問(wèn)題：
（1）一個(gè)雙鏈DNA分子中，若一條鏈上

A+G

T+C

=m，則其互補(bǔ)鏈上

A+G

T+C

的比值為

 

，若該DNA分子一條鏈上

A+T

G+C

=n，則其互補(bǔ)鏈上

A+T

G+C

的比值為

 

（2）動(dòng)植物、真菌等細(xì)胞中堿基A的數(shù)目與堿基T的數(shù)目是否一定相等？

 

（填“是”或“否”）．原因是

 

（3）某校一個(gè)生物活動(dòng)小組要進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，對(duì)生物學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，也是研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一．這個(gè)小組借助某大學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)有關(guān)DNA復(fù)制的方式進(jìn)行探索，有人認(rèn)為DNA是全保留復(fù)制，也有人認(rèn)為DNA是半保留復(fù)制．為了證明這兩種假設(shè)，這個(gè)小組設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)程序，請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
第一步：在氮源為¹⁴N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為
¹⁴ N-DNA；在氮源¹⁵N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為¹⁵N-DNA．用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示，其DNA分別分布在輕帶和重帶上．
第二步：將親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉(zhuǎn)移到含¹⁴ N的培養(yǎng)基上繁殖一代（Ⅰ）．請(qǐng)分析：如果其DNA離心后在試管中分布的情況是

 

，則是全保留復(fù)制；如果其DNA分布的情況是

 

，則是半保留復(fù)制．
第三步：為了進(jìn)一步驗(yàn)證第二步的推測(cè)結(jié)果，將親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉(zhuǎn)移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代（Ⅱ），請(qǐng)分析：如果其DNA分布的位置是

 

，則是全保留復(fù)制；如果其DNA分布的位置是

 

，則是半保留復(fù)制．
有人提出第一代（I） 的 DNA用解旋酶處理后再離心就能直接判斷DNA的復(fù)制方式，如果輕帶和重帶各占

1

2

，則一定為半保留復(fù)制．你認(rèn)為這同學(xué)說(shuō)法是否正確

 

．原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：DNA分子的復(fù)制,DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)

專(zhuān)題：

分析：雙鏈DNA分子中、兩條鏈之間的堿基遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，配對(duì)的堿基相等．

解答： 解：（1）由于雙DNA分子的兩條鏈上的堿基遵A與T配對(duì)、G與C配對(duì)的循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，因此一條鏈上

A+G

T+C

與另一條鏈上

A+G

T+C

互為倒數(shù)，所以若一條鏈上

A+G

T+C

=m，則其互補(bǔ)鏈上

A+G

T+C

的比值為其比值的倒數(shù)，即為

1

m

；由于雙DNA分子的兩條鏈上的堿基遵A與T配對(duì)、G與C配對(duì)的循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，因此一條鏈上

A+T

G+C

與另一條鏈上

A+T

G+C

相等，所以若該DNA分子一條鏈上

A+T

G+C

=n，則其互補(bǔ)鏈上

A+T

G+C

的比值為n．
（2）動(dòng)植物、真菌等細(xì)胞中既有DNA，也有RNA，其中RNA是單鏈結(jié)構(gòu)，RNA中的堿基A不與T配對(duì)而與U配對(duì)，所以這些細(xì)胞中堿基A的數(shù)目與堿基T的數(shù)目是不相等的．
（3）第二步：如果DNA的復(fù)制方式為全保留復(fù)制，則一個(gè)親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子，子代兩個(gè)DNA分子是：一個(gè)¹⁵N-¹⁵N，一個(gè)¹⁴N-¹⁴N，其在離心管中分布的位置是一半在輕帶、一半在重帶；如果DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則一個(gè)親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子，子代兩個(gè)DNA分子都是¹⁵N-¹⁴N，其在離心管中分布的位置全部在中帶．
第三步：如果DNA的復(fù)制方式為全保留復(fù)制，則一個(gè)親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子，子二代四個(gè)DNA分子是：一個(gè)¹⁵N-¹⁵N，三個(gè)¹⁴N-¹⁴N，其在離心管中分布的位置是

3

4

在輕帶、

1

4

在重帶；如果DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則一個(gè)親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子，子二代四個(gè)DNA分子是：兩個(gè)DNA分子都是¹⁵N-¹⁴N，兩個(gè)是¹⁴N-¹⁴N，其在離心管中分布的位置一半在輕帶、一半在中帶．
第一代（I）的DNA用解旋酶處理后，無(wú)論半保留復(fù)制還是全保留復(fù)制，如果研究DNA鏈的情況，結(jié)果是一致的，都是輕帶與重帶各占一半，無(wú)法區(qū)分是哪一種復(fù)制方式．
故答案為：
（1）

1

m

  n
（2）否  這些細(xì)胞既有DNA，也有RNA，RNA是單鏈結(jié)構(gòu)，RNA中的堿基A不與T配對(duì)
（3）

1

2

重帶和

1

2

輕帶   全中帶

1

4

重帶和

3

4

輕帶 

1

2

中帶和

1

2

輕帶  否  無(wú)論半保留復(fù)制還是全保留復(fù)制，如果研究DNA鏈的情況，結(jié)果是一致的，都是輕帶與重帶各占一半，無(wú)法區(qū)分

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于DNA分子的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的理解并應(yīng)用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行推理的能力是本題考查的重點(diǎn)．