剖析DNA半保留复制的实验证据

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DNA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DNA模型时，就已经推测出了DNA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DNA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：
①全保留复制：作为模板的DNA的两条母
链分开，分别复制形成两条DNA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DNA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DNA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、DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA以证明DNA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DNA的两条链在子代DNA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、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DNA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、已知不同分子质量的DNA离心后，在离心管内的分布情况如图：
轻带14N‖14N
重带15N‖15N
现将15 N标记的大肠杆菌移入14 N的培养基中让其繁殖一代，取子代的DNA进行离心，实验结果显示离心管中只在中间出现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DNA双链为15N‖15N，移入14 N的培养基中繁殖一代，子代DNA应为：亲代双链都是15N标记，即15N‖15N，新合成的双链全为14N，即：14N‖14N；提取DNA进行离心，结果应该是离心管出现两条带：14N‖14N为轻DNA，在离心管的上部，15N‖15N为重DNA，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DNA，即15N‖14N，提取DNA 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DNA分子由一条14N链和一条15N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。

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4、将上面所得到的大肠杆菌放入含14N的培养基中培养，得到子二代，然后提取DNA 进行离心，结果是离心管中有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的培养基中繁殖一代，按“半保留复制”预期应有两种DNA，一种为14N‖15N，另一种是14N‖14N；这两种DNA的数量相等；离心后离心管中有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间排列，但轻链片段比例要多于重链片段，所以预期仅一条带位于中上部。

与实验的结果不符合，所以可彻底排除“弥散模型”。

从而我们证实了DNA半保留复制是完全正确的。