Question

18．關(guān)于遺傳物質(zhì)的探索：
（一） R型肺炎雙球菌菌體無(wú)多糖類的莢膜，是無(wú)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(lái)探究什么是遺傳物質(zhì)的問題．實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)：
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(lái)發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)步驟并不嚴(yán)密，于是又做了第四組實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)按照①②③中表達(dá)式寫出第四組實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(wú)核膜包被的細(xì)胞核；
（二）做噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)時(shí)，用放射性同位素標(biāo)記某個(gè)噬菌體和細(xì)菌的有關(guān)物質(zhì)如下表．產(chǎn)生的100個(gè)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(gè)，只含有³¹P的有98個(gè)，同時(shí)含有³²P和³¹P的有2個(gè)．
（2）子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子中，都沒有³²S元素，由此說(shuō)明噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，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?yàn)樽哟�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(shí)驗(yàn)中用放射性同位素標(biāo)記噬菌體時(shí)，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(shuō)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(wú)法確認(rèn)放射性物質(zhì)的來(lái)源．

Answer 1

分析 1、在艾弗里證明遺傳物質(zhì)是DNA的實(shí)驗(yàn)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(dú)的、直接的觀察它們各自的作用．另外還增加了一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．因此，第五步實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果是只有R型菌落．
（2）通過(guò)①②③④對(duì)照，能說(shuō)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(wú)核膜包被的細(xì)胞核．
（二）（1）根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，子代噬菌體中，只含有³²P的有0個(gè)，只含有³¹P的有98個(gè)，同時(shí)含有³²P和³¹P的有2個(gè)．
（2）子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子中，都沒有³²S元素，由此說(shuō)明噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，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?yàn)樽哟�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(chǎng)所是細(xì)菌的核糖體．
（3）實(shí)驗(yàn)中用放射性同位素標(biāo)記噬菌體時(shí)，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?yàn)槭删�體的蛋白質(zhì)和DNA都含有這兩種元素，侵染細(xì)菌后無(wú)法確認(rèn)放射性物質(zhì)的來(lái)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(wú)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(shí)，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(wú)法確認(rèn)放射性物質(zhì)的來(lái)源

點(diǎn)評(píng) 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(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路及結(jié)論、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)等知識(shí)，意在考查考生的識(shí)記能力和理解能力，解題關(guān)鍵是考生能夠識(shí)記實(shí)驗(yàn)思路、過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果．