Question

18．關(guān)于遺傳物質(zhì)的探索：
（一） R型肺炎雙球菌菌體無多糖類的莢膜，是無毒性細(xì)菌；S型肺炎雙球菌菌體有多糖類的莢膜，是有毒性細(xì)菌，使人患肺炎或使小鼠患敗血癥．科學(xué)家艾弗里及其同事利用肺炎雙球菌來探究什么是遺傳物質(zhì)的問題．實驗材料、用具：S型細(xì)菌、DNA水解酶、培養(yǎng)基、培養(yǎng)器等．
艾弗里等人先做了三組實驗：
①S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)+R型活細(xì)菌$\stackrel{培養(yǎng)基}{→}$R型菌落；
②S型細(xì)菌莢膜的多糖+R型活細(xì)菌$\stackrel{培養(yǎng)基}{→}$R型菌落；
③S型細(xì)菌的DNA+R型活細(xì)菌$\stackrel{培養(yǎng)基}{→}$R+S型菌落；
（1）艾里弗等人后來發(fā)現(xiàn)上述實驗步驟并不嚴(yán)密，于是又做了第四組實驗，請按照①②③中表達(dá)式寫出第四組實驗方法和結(jié)果：④S型細(xì)菌的DNA+DNA酶+R型活細(xì)菌$\stackrel{培養(yǎng)基}{→}$R型菌落；
（2）從上述實驗可以得出結(jié)論DNA是遺傳物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）；
（3）肺炎雙球菌具有的細(xì)胞器是核糖體；
（4）肺炎雙球菌與酵母菌在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是：肺炎雙球菌無核膜包被的細(xì)胞核；
（二）做噬菌體侵染細(xì)菌實驗時，用放射性同位素標(biāo)記某個噬菌體和細(xì)菌的有關(guān)物質(zhì)如下表．產(chǎn)生的100個子代噬菌體與親代噬菌體的形狀、大小完全一樣．試回答：

	噬菌體	細(xì)菌
核苷酸	32P標(biāo)記	31P
氨基酸	32S	35S標(biāo)記

（1）子代噬菌體中，只含有³²P的有0個，只含有³¹P的有98個，同時含有³²P和³¹P的有2個．
（2）子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子中，都沒有³²S元素，由此說明噬菌體侵染細(xì)菌時，蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入；子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子都含有³⁵S元素，這是因為子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是在細(xì)菌體內(nèi)用³⁵S標(biāo)記的氨基酸為原料合成的．
（3）實驗中用放射性同位素標(biāo)記噬菌體時，選取³⁵S和³²P這兩種同位素分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA，能否用¹⁴C和¹⁸O標(biāo)記？不能（能或不能）說明理由：S僅存在于蛋白質(zhì)外殼中，而P則存在于DNA中，不能用¹⁴C和¹⁸O標(biāo)記，噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA都含有這兩種元素，侵染細(xì)菌后無法確認(rèn)放射性物質(zhì)的來源．

Answer 1

分析 1、在艾弗里證明遺傳物質(zhì)是DNA的實驗中，艾弗里將S型細(xì)菌的DNA、蛋白質(zhì)、糖類等物質(zhì)分離開，單獨的、直接的觀察它們各自的作用．另外還增加了一組對照實驗，即DNA酶和S型活菌中提取的DNA與R型菌混合培養(yǎng)．
2、噬菌體是由蛋白質(zhì)和DNA構(gòu)成的，根據(jù)元素組成可確定，³⁵S標(biāo)記的噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，³²P標(biāo)記噬菌體的DNA．當(dāng)噬菌體侵染細(xì)菌時，DNA注入到細(xì)菌內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼留在外面，因此離心時，細(xì)菌沉在底部，蛋白質(zhì)外殼在上清液中．

解答 解：（一）（1）由于DNA分子在結(jié)構(gòu)完整時才能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，所以可用DNA水解酶將DNA分子水解，使其失去轉(zhuǎn)化功能，再觀察實驗現(xiàn)象．因此，第五步實驗的操作方法是S型細(xì)菌的DNA+DNA水解酶+R型活細(xì)菌，觀察到的實驗結(jié)果是只有R型菌落．
（2）通過①②③④對照，能說明轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是蛋白質(zhì)．
（3）肺炎雙球菌屬于原核生物，只有核糖體一種細(xì)胞器．
（4）肺炎雙球菌與酵母菌在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是肺炎雙球菌無核膜包被的細(xì)胞核．
（二）（1）根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點，子代噬菌體中，只含有³²P的有0個，只含有³¹P的有98個，同時含有³²P和³¹P的有2個．
（2）子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子中，都沒有³²S元素，由此說明噬菌體侵染細(xì)菌時，蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入；子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子都含有³⁵S元素，這是因為子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是在細(xì)菌體內(nèi)用³⁵S標(biāo)記的氨基酸為原料合成的；子代噬菌體的蛋白質(zhì)合成的場所是細(xì)菌的核糖體．
（3）實驗中用放射性同位素標(biāo)記噬菌體時，選取³⁵S和³²P，這兩種同位素分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA，不能用¹⁴C和¹⁸O標(biāo)記，因為噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA都含有這兩種元素，侵染細(xì)菌后無法確認(rèn)放射性物質(zhì)的來源．
故答案為：
（一）（1）S型細(xì)菌的DNA+DNA酶+R型活細(xì)菌$\stackrel{培養(yǎng)基}{→}$R型菌落
（2）DNA是遺傳物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）
（3）核糖體
（4）肺炎雙球菌無核膜包被的細(xì)胞核
（二）（1）0    98     2
（2）³²S     噬菌體侵染細(xì)菌時，蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入      ³⁵S      子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是在細(xì)菌體內(nèi)用³⁵S標(biāo)記的氨基酸為原料合成的
（3）不能    S僅存在于蛋白質(zhì)外殼中，而P則存在于DNA中，不能用¹⁴C和¹⁸O標(biāo)記，噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA都含有這兩種元素，侵染細(xì)菌后無法確認(rèn)放射性物質(zhì)的來源

點評 本題難度適中，著重考查了艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實驗的設(shè)計思路及結(jié)論、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗等知識，意在考查考生的識記能力和理解能力，解題關(guān)鍵是考生能夠識記實驗思路、過程和實驗結(jié)果．