Question

【題目】分析下列關(guān)于探究DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗，回答問題。

Ⅰ．研究表明，S型肺炎雙球菌的DNA在進入R型肺炎雙球菌之前，會被酶①降解為具有黏性末端的片段，然后酶②使S型菌DNA的雙鏈打開，此后DNA的一條鏈被降解，DNA的另一條鏈進入R型菌體內(nèi)部。在現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)中，可以通過加入“某化學(xué)物質(zhì)”，誘導(dǎo)R型菌進入感受態(tài)，以增大R型菌細(xì)胞壁的通透性，利于S型菌DNA片段通過體內(nèi)同源重組被整合到R型菌的基因組中，實現(xiàn)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化。

（1）上述材料中，酶①是_____，酶②是________，“某化學(xué)物質(zhì)”可能是________。

（2）下列關(guān)于艾弗里肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的敘述，正確的是__________。

A．本實驗需要制備固體培養(yǎng)基

B．S型菌的DNA不能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化

C．R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的實質(zhì)是染色體變異

D．轉(zhuǎn)化形成的S型菌后代僅一半是S型菌

Ⅱ．1952年，赫爾希和蔡斯完成了著名的T2噬菌體侵染細(xì)菌實驗，有力地證明了DNA是遺傳物質(zhì)。

（3）該實驗分別用32p和35S標(biāo)記T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，圖中標(biāo)記元素所在部位依次是 __________________________。

（4）若測定放射性同位素主要分布在圖中離心管的上清液中，則獲得該實驗中標(biāo)記的噬菌體的培養(yǎng)方法是________。

（5）在“噬菌體侵染細(xì)菌的實驗”中，噬菌體與大腸桿菌保溫時間長短與放射性高低的關(guān)系圖可能如下，下列關(guān)聯(lián)中最合理的是（35S標(biāo)記的噬菌體記為甲組，32P標(biāo)記的噬菌體記為乙組）__________。

A．甲組上清液b B．乙組上清液a

C．甲組沉淀物c D．乙組沉淀物d

Answer 1

【答案】限制性核酸內(nèi)切酶 解旋酶 CaCl2 A ①④ 用含35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用此大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體 D

【解析】

①限制性核酸內(nèi)切酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，結(jié)果形成黏性末端或平末端。②DNA分子復(fù)制開始時，DNA分子首先利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開，這個過程叫解旋。③將目的基因?qū)�入大腸桿菌等微生物細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是：用CaCl2或Ca2+處理，增大細(xì)胞壁的通透性，使其成為感受態(tài)細(xì)胞。④T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗操作程序是：用32P或35S標(biāo)記的T2噬菌體分別侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，經(jīng)過短時間的保溫后，攪拌、離心，檢查上清液和沉淀物中的放射性。實驗原理是：噬菌體侵染細(xì)菌時，DNA進入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在細(xì)菌細(xì)胞外；在噬菌體的DNA的指導(dǎo)下，利用細(xì)菌細(xì)胞中的物質(zhì)來合成噬菌體的組成成分。

(1) 酶①能夠使S型肺炎雙球菌的DNA降解為具有黏性末端的片段，說明酶①是限制性核酸內(nèi)切酶。酶②可以使S型菌DNA的雙鏈打開，說明酶②是解旋酶。用CaCl2處理細(xì)菌，可增大其細(xì)胞壁的通透性，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，因此上述材料中的“某化學(xué)物質(zhì)”可能是CaCl2。

(2) 艾弗里的肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗的過程是：將S型菌中的物質(zhì)進行提純和鑒定，然后將提純的DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)分別加入到培養(yǎng)了R型菌的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，因此本實驗需要制備固體培養(yǎng)基，A正確；該實驗的結(jié)果是：只有加入S型菌的DNA，R型菌才能轉(zhuǎn)化為S型菌，即S型菌能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，B錯誤；R型菌與S型菌都沒有染色體，均不能發(fā)生染色體變異，R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的實質(zhì)是基因重組，C錯誤；轉(zhuǎn)化形成的S型菌的后代都是S型菌，D錯誤。

(3) 圖中①②③分別表示組成DNA的磷酸、脫氧核糖與含氮的堿基，④表示組成蛋白質(zhì)的氨基酸的R基，⑤表示肽鍵，其中①④分別含有P元素、S元素�？梢�，該實驗分別用32p和35S標(biāo)記T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，圖中標(biāo)記元素所在部位依次是①與④。

(4) T2噬菌體侵染細(xì)菌的實驗，分別用32p和35S標(biāo)記T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)。T2噬菌體侵染細(xì)菌時，DNA分子進入到大腸桿菌的細(xì)胞中，蛋白質(zhì)外殼留在外面，因為噬菌體較輕，攪拌離心后，大腸桿菌主要集中在沉淀物中，噬菌體及其蛋白質(zhì)外殼存在于上清液中。若測定放射性同位素主要分布在圖中離心管的上清液中，則獲得該實驗中標(biāo)記的噬菌體的培養(yǎng)方法是：用含35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用此大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體。

(5)甲組用35S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，甲組的噬菌體在侵染大腸桿菌時，蛋白質(zhì)外殼沒有進入大腸桿菌內(nèi)，經(jīng)過攪拌離心后，蛋白質(zhì)外殼分布在上清液中，且放射性強度與保溫時間長短沒有關(guān)系，對應(yīng)于曲線c，而大腸桿菌主要集中在沉淀物中，因此理論上沉淀物中沒有放射性，A、C錯誤；乙組用32P標(biāo)記的是噬菌體的DNA，而DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，乙組的噬菌體侵染大腸桿菌后混合保溫培養(yǎng)，在最初的一段時間內(nèi)，注入到大腸桿菌細(xì)胞中的親代噬菌體的DNA分子數(shù)目隨著時間的推移而逐漸增多，因而離心后沉淀物中放射性逐漸增強，上清液中沒有放射性，但超過一定時間，隨著大腸桿菌裂解，釋放出的子代噬菌體逐漸增多，會使離心后的上清液的放射性含量升高，而沉淀物中的放射性強度則會隨著時間的推移而逐漸降低，B錯誤，D正確。