剖析DNA半保留复制的实验证据

1、剖析 DNA 半保留复制的实验证据现在高中生物的新课程教材里引证了很多科学发展史的经典实验，包括了很多方法，这些往往都是高考命题的材料，所以我们在精读课文的时候要注意这些经典实验的剖析。如本节的 DNADNA 半保留复制实验。由于此实验的难度较大，教材将其列为了选学内容。但此实验 作为试题的背景材料，在每年各地的高考题中出现的比例是相当高的。沃森和克里克在制作 DNADNA 模型时，就已经推测出了DNADNA 分子的自我复制的机制。但假说是必须通过实践检验并被证明是正确的后，才能上升为科学理论的。下面我们来探讨一下 DNADNA 分子半保留复制的实验证据。早期研究中，科学家们提出了三种复制模型

2、：DNA复制的三种可能方式1全保留复制： 作为模板的DNADNA 的两条母链分开，分别复制形成两条DNADNA 子链，此后两条母链彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链 彼此互补结合形成一条新的双链DNADNA 分子。2半保留复制：在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被破坏，它们分成单独的链，每 一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合 成的两个双螺旋分子中， 每个分子中都有一条旧 链和一条新链。3弥散复制：亲代 DNADNA 双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链又以某种方式聚集成“杂种链”。1 1、DNADNA 是肉眼看不见的，如何才能分辨 DNADNA

3、 以证明 DNADNA 的复制方式呢？回忆以前学习过的经典实验，我们要追踪亲代DNADNA 的两条链在子代 DNADNA 中出现的情况，要采用化学上的同位素标记法和物理学的梯度离心法2 2、教材给出的实验材料用到大肠杆菌，想一想如果用人的红细胞悬浮液；鸡血红细胞 悬浮液是否可以？大肠杆菌分裂能力强且速度快，便于DNADNA 分子的标记和复制的研究。而人的红细胞和鸡血红细胞已不能再分裂，所以不适合作为此实验的实验材料。3 3、已知不同分子质量的 DNADNA 离心后，在离心管内的分布情况如图：轻带14NII14NI I全保留式II半保留式笏散式-0现将15N N 标记的大肠杆菌移入14N N 的

4、培养基中让其繁殖一代， 取子代的 DNADNA 进行离心,1515重带 N II N实验结果显示离心管中只在中间出现1 1 条带。由此实验现象我们可以得出什么结论呢?中带依照上面假说，如果是全保留复制，亲代的DNADNA 双链为15N N |15N N，移入14N N 的培养基中繁殖一代，子代 DNADNA 应为：亲代双链都是15N N 标记，即15N |15N N ,新合成的双链全为14N N , 即：14N N |14N N ;提取 DNADNA 进行离心，结果应该是离心管出现两条带：14N N |14N N 为轻 DNADNA ,在离心管的上部，15N |15N N 为重 DNADNA，

5、 在离心管的下部。 但是， 结果却是只在中部有一条 带， 则可否定“全保留模型”。若是半保留复制应只出现一种DNADNA ,即15N |14N N ,提取 DNADNA进行离心，结果应该是离心管中部出现一条带。与实验现象吻合。若是“弥散复制”，得到的 DNADNA 分子由一条14N N 链和一条15N N 链被切成若干片段后，又以某种方式聚集成“杂种链”。 从质量上来分析离心后也应得到一条和半保留复制相同的中带，所以弥散复制模型不能排除。）4 4、将上面所得到的大肠杆菌放入含 14N14N 的培养基中培养， 得到子二代， 然后提取 DNADNA 进行离心，结果是离心管中有 2 2 条带，比例相等，一条位于上部，一条位于中部。此实验现 象能否定“弥散复制模型”吗？将子一代大肠杆菌再放入含14N N 的培养基中繁殖一代，按 “半保留复制” 预期应有两 种 DNADNA，种为14N N |15N N，另一种是14N N |14N N;这两种 DNADNA 的数量相等；离心后离心管 中有 2 2 条带，比例相等，一条位于上部，一条位于中部。若按“弥散模型”预期，第二代子 链都是轻重相