Một nhóm nghiên cứu thực hiện thí nghiệm để kiểm chứng mô hình nhân đôi ADN ở vùng nhân của tế bào nhân sơ. Họ đã nuôi một số vi khuẩn E.coli trong môi trường chỉ có nitơ đồng vị nặng  (¹⁵N). Sau đó, họ chuyển vi khuẩn sang nuôi tiếp năm thế hệ ở môi trường chỉ có nitơ đồng vị nhẹ (¹⁴N). Biết số lần nhân lên của các vi khuẩn E. coli trong các ống nghiệm là như nhau. Tách ADN sau mỗi thệ hệ và thu được kết quả như hình dưới đây. Cho biết X là vị trí của ADN chứa cả hai mạch ¹⁵N, Y là vị trí của ADN chứa cả mạch ¹⁴N và mạch ¹⁵N; Z là vị trí của ADN chứa cả hai mạch ¹⁴N.

Theo lí thuyết, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng? 

I. Thí nghiệm trên đã kiểm chứng quá trình nhân đôi ADN theo nguyên tắc bán bảo toàn.

II. Nếu một vi khuẩn E. coli được nuôi với các điều kiện thí nghiệm như trên thì luôn có hai mạch ADN chứa 15N ở mỗi thế hệ.

III. Ở thế hệ thứ 4, tỉ lệ ADN ở vị trí Z chiếm 7/8. 

IV. Ở thế hệ thứ 5, tỉ lệ ADN ở vị trí Y chiếm 15/16 

Hướng dẫn chi tiết:

Có a phân tử ADN chỉ có N15 nhân đôi k lần trong môi trường chỉ có N14:

- Số phân tử ADN con: a × 2^k

- Số phân tử ADN chỉ có N14: a × (2^k − 2)

- Số phân tử ADN có cả N14 và N15: 2a 

Sau đó chuyển về môi trường chỉ có N15 nhân đôi n lần:

- Số phân tử ADN chứa N14: a × (2^k+1 − 2)

- Số phân tử ADN chỉ có N15: a × [2^k+n − (2^k+1 − 2)]

Cách giải: 

X – ADN chứa cả 2 mạch 15N. 

Y – ADN chứa cả mạch 14N và 15N.

Z – ADN chứa cả 2 mạch 14N. 

I đúng, Vì khi chuyển vi khuẩn sang môi trường chứa đồng vị phóng xạ khác → tạo ra cả ADN chứa cả mạch 14N và 15N. 

II đúng, nếu 1 vi khuẩn chứa 15N nuôi trong môi trường chỉ chứa 14N thì có 2 mạch 15N có sẵn của phân tử ADN ban đầu. 

III đúng, ở thế hệ thứ 4 

+ Số phân tử ADN là 2⁴ = 16 

+ Số phân tử ADN chứa cả mạch 14N và 15N là 2 do có 2 mạch 15N của phân tử ADN ban đầu.

→ Tỉ lệ ADN ở vị trí Y là 1 - 2/16 = 14/16 = 7/8. 

IV sai, ở thế hệ thứ 5 

+ Số phân tử ADN là 2⁵ = 32 

+ Số phân tử ở vị trí Y (ADN chứa cả mạch 14N và 15N) là 2 do có 2 mạch 15N của phân tử ADN ban đầu. → Tỉ lệ ADN ở vị trí Y là 2/32 = 1/16. 

Có 3 phát biểu đúng. 

Chọn C.