Question

12．分析有關(guān)DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)及DNA復(fù)制的資料，回答相關(guān)問題：
（1）赫爾希和蔡斯為了證明噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，進(jìn)入細(xì)菌的是噬菌體DNA，而不是它的蛋白質(zhì)外殼，用兩種不同的放射性同位素分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和噬菌體的DNA．然后再讓這兩種不同標(biāo)記的噬菌體分別去侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌，從而對(duì)此做出實(shí)驗(yàn)論證．現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室已制備好分別含³H、¹⁴C．¹⁵N、¹⁸O、³²P、³⁵S等6種放射性同位素的微生物培養(yǎng)基．你將選擇哪兩種培養(yǎng)基分別用于噬菌體蛋白質(zhì)外殼和噬菌體DNA的標(biāo)記：用³²P標(biāo)記DNA，用³⁵S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼．
（2）用上述標(biāo)記的噬菌體分別去侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，子代噬菌體的蛋白質(zhì)中含有³²S（³²S、³⁵S），原因是因?yàn)槭删�體的蛋白質(zhì)外殼（³⁵S）未進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，而是以細(xì)菌內(nèi)的³²S的氨基酸為原料合成自身蛋白質(zhì)．
（3）如圖甲是1952年赫爾希和蔡斯利用同位素標(biāo)記法完成的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的部分實(shí)驗(yàn)過程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題：

①由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，用于標(biāo)記噬菌體的同位素是³²P．
②被標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌后，經(jīng)離心處理，理論上上清液的放射性極低，
若上清液的放射性較高，請(qǐng)分析可能的原因是培養(yǎng)時(shí)間過長，增殖的子代噬菌體從細(xì)菌體內(nèi)釋放出來．
（4）現(xiàn)在將某哺乳動(dòng)物的細(xì)胞放在含有³¹P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G₀代細(xì)胞．然后將G₀代細(xì)胞移至含有³²P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第一、二次細(xì)胞分裂后，分 別得到G₁、G₂代細(xì)胞．再從G₀、G₁、G₂代細(xì)胞中提取DNA，經(jīng)密度梯度離心后得到結(jié)果如圖乙．由于DNA分子質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同．若①、②、③分別表示輕、中、重3種DNA分子的位置．請(qǐng)回答：
Ⅰ．G₀、G₁、G₂3代DNA離心后的試管分別是圖中G₀A、G₁B、G₂D．
Ⅱ．G₂代在①、②、③3條帶中DNA數(shù)的比例為0：1：1．
Ⅲ．上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制．

Answer 1

分析 噬菌體的結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)外殼（C、H、O、N、S）+DNA（C、H、O、N、P）．噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)步驟：分別用³⁵S或³²P標(biāo)記噬菌體→噬菌體與大腸桿菌混合培養(yǎng)→噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌→在攪拌器中攪拌，然后離心，檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)．
本題是通過實(shí)驗(yàn)研究DNA分子的復(fù)制方式．DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制，含有³¹P、³²P的磷酸作為DNA分子的組成成分參與DNA分子的復(fù)制，由于³¹P、³²P的分子量不同，形成的DNA分子的相對(duì)質(zhì)量不同，DNA分子中兩條DNA鏈中都是³¹P的分子量小，分布在試管的上方“輕”的位置，DNA分子中若一條鏈?zhǔn)?sup>31P、另一條鏈?zhǔn)?sup>32P，DNA的分子量處于中間，分布在試管的“中”的位置，DNA分子中的兩條鏈都是³²P，DNA的分子量大，DNA分子在試管的下方“重”的位置．

解答 解：（1）為了證明噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，進(jìn)入細(xì)菌的是噬菌體DNA，而不是它的蛋白質(zhì)外殼，應(yīng)該標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)的特征元素，即用³²P標(biāo)記DNA，用³⁵S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼．
（2）用上述標(biāo)記的噬菌體分別去侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，因?yàn)槭删�體的蛋白質(zhì)外殼（³⁵S）未進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，而是以細(xì)菌內(nèi)的³²S的氨基酸為原料合成自身蛋白質(zhì)，所以子代噬菌體的蛋白質(zhì)中含有³²S．
（3）①實(shí)驗(yàn)結(jié)果中沉淀物的放射性很高，上清液的放射性很低，說明用于標(biāo)記噬菌體的同位素是³²P．
②若上清液的放射性較高，可能的原因是培養(yǎng)時(shí)間過長，增殖的子代噬菌體從細(xì)菌體內(nèi)釋放出來．
（4）Ⅰ．由題意可知，哺乳動(dòng)物的細(xì)胞放在含有³¹p磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到，G₀的2個(gè)DNA分子_^的兩條DNA鏈中都是³¹P，應(yīng)位于試管的上方“輕”的位置；G₁是將G0代細(xì)胞移至含有32p磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細(xì)胞分裂一次獲得的，2個(gè)DNA分子中都是一條鏈?zhǔn)?sup>31P、另一條鏈?zhǔn)?sup>32P，分布在試管的“中”的位置；G₂是將G0代細(xì)胞移至含有32p磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第2次細(xì)胞分裂后獲得的，兩個(gè)DNA分子中，一個(gè)DNA分子一條鏈?zhǔn)?sup>31P、另一條鏈?zhǔn)?sup>32P，分布在試管的“中”的位置，另一個(gè)DNA分子兩條鏈都是³²P，分布在試管的下方“重”的位置．
Ⅱ．由（Ⅰ）分析可知，G2DNA分子分布在試管的“中”的位置和“重”的位置，且比例是1：1，試管的上方“輕”的位置無DNA分子的條帶分布．
Ⅲ．實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制的方式．
故答案為：
（1）用³²P標(biāo)記DNA，用³⁵S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼
（2）³²S       因?yàn)槭删�體的蛋白質(zhì)外殼（³⁵S）未進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，而是以細(xì)菌內(nèi)的³²S的氨基酸為原料合成自身蛋白質(zhì)
（3）①³²P    ②培養(yǎng)時(shí)間過長，增殖的子代噬菌體從細(xì)菌體內(nèi)釋放出來
（4）Ⅰ．A  B  DⅡ．0：1：1Ⅲ．半保留復(fù)制

點(diǎn)評(píng) 本題的知識(shí)點(diǎn)是噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)、DNA分子半保留復(fù)制的方式，意在考查考生的識(shí)圖能力和理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系的能力；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，對(duì)生物學(xué)問題作出準(zhǔn)確的判斷．