Question

10．為確定遺傳信息從DNA傳遞給蛋白質的中間載體，科學家們做了如下研究．
（1）依據真核細胞中DNA（或“基因”）位于細胞核內，而蛋白質合成在核糖體上這一事實，科學家推測存在某種“信使”分子，能將遺傳信息從細胞核攜帶到細胞質中．
（2）對于“信使”有兩種不同假說．假說一：核糖體RNA可能就是信息的載體；
假說二：另有一種RNA（稱為mRNA）作為遺傳信息傳遞的信使．若假說一成立，則細胞內應該有許多不同（填“相同”或“不同”）的核糖體．若假說二成立，則mRNA應該與細胞內原有的核糖體結合，并指導蛋白質合成．
（3）研究發(fā)現(xiàn)噬菌體侵染細菌后，細菌的蛋白質合成立即停止，轉而合成噬菌體的蛋白質，在此過程中，細菌細胞內合成了新的噬菌體RNA．為確定新合成的噬菌體RNA是否為“信使”，科學家們進一步實驗．
①¹⁵NH₄Cl和¹³C-葡萄糖作為培養(yǎng)基中的氮源和碳源來培養(yǎng)細菌，細菌利用它們合成蛋白質和核酸等生物大分子．經過若干代培養(yǎng)后，獲得具有“重”核糖體的“重”細菌．
②將這些“重”細菌轉移到含¹⁴NH₄Cl和¹²C-葡萄糖的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，用噬菌體侵染這些細菌，該培養(yǎng)基中加入³²P標記的尿嘧啶核糖核苷酸為作為原料，以標記所有新合成的噬菌體RNA．
③將上述被侵染后裂解的細菌進行密度梯度離心，結果如圖所示．由圖可知，大腸桿菌被侵染后沒有合成（填“合成了”或“沒有合成”）新的核糖體，這一結果否定假說一．³²P標記僅出現(xiàn)在離心管的底部，說明新合成的噬菌體RNA與“重”核糖體相結合，為假說二提供了證據．

（4）若要證明新合成的噬菌體RNA為“信使”，還需要進行兩組實驗，請選擇下列序號填入表格．
①將新合成的噬菌體RNA與細菌DNA混合    ②將新合成的噬菌體RNA與噬菌體DNA混合    
③出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象    ④不出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象

組別	實驗處理	預期結果
1	②	③
2	①	④

Answer 1

分析 基因控制蛋白質的合成包括轉錄和翻譯兩個重要的過程，其中轉錄主要發(fā)生細胞核中，而翻譯發(fā)生在細胞質的核糖體上，這就涉及遺傳信息如何從細胞核傳遞到細胞質的問題，本題就該問題展開討論和進行實驗驗證．

解答 解：（1）蛋白質是基因控制合成的，而真核細胞中基因位于細胞核內，蛋白質合成在核糖體上，科學家據此推測存在某種“信使”分子，能將遺傳信息從細胞核攜帶到細胞質中．
（2）對于“信使”有兩種不同假說．假說一：核糖體RNA可能就是信息的載體；假說二：另有一種RNA（稱為mRNA）作為遺傳信息傳遞的信使．不同基因的遺傳信息不同，若假說一成立，則細胞內應該有許多不同的核糖體．若假說二成立，則mRNA應該與細胞內原有的核糖體結合，并指導蛋白質合成．
（3）①¹⁵NH₄Cl作為培養(yǎng)基中的氮源；細菌利用碳源和氮源來合成蛋白質、核酸等生物大分子．經過若干代培養(yǎng)后，獲得具有“重”核糖體的“重”細菌．
②核糖體核苷酸特有的堿基是尿嘧啶，因此應用³²P標記的尿嘧啶核糖核苷酸為作為原料．
③將上述被侵染后裂解的細菌進行密度梯度離心，結果均為“重”核糖體，說明大腸桿菌被侵染后，沒有合成新的核糖體，這一結果否定假說一．³²P標記僅出現(xiàn)在離心管的底部，說明新合成的噬菌體RNA與“重”核糖體相結合，為假說二提供了證據．
（4）要證明新合成的噬菌體RNA為“信使”，還需要進行兩組實驗，即將新合成的噬菌體RNA分別與細菌DNA、噬菌體DNA混合，觀察是否有雜交帶．若新合成的噬菌體RNA為“信使”，則新合成的噬菌體RNA與噬菌體DNA混合后有雜交帶形成，與細菌DNA混合后沒有雜交帶形成．具體如下表：
①將新合成的噬菌體RNA與細菌DNA混合②將新合成的噬菌體RNA與噬菌體DNA混合③出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象④不出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象．

組別	實驗處理	預期結果
1	②	③
2	①	④

故答案為：
（1）DNA（或“基因”）
（2）不同   核糖體
（3）①氮源   蛋白質和核酸
②尿嘧啶
③沒有合成   底部   新合成的噬菌體RNA
（4）如下表

組別	實驗處理	預期結果
1	②	③
2	①	④

點評 本題考查噬菌體侵染細菌實驗、遺傳信息的轉錄和翻譯、微生物的培養(yǎng)等知識，要求考生識記噬菌體侵染細菌的具體過程；識記遺傳信息轉錄和翻譯的具體過程；能根據實驗假設或實驗目的，完善實驗步驟，并預測實驗結論，有一定難度．