Question

10．1952年“噬菌體小組”的赫爾希和蔡斯研究了噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA在侵染過程中的功能，請(qǐng)回答下列有關(guān)問題：

（1）³²P標(biāo)記的某一個(gè)噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，最后產(chǎn)生100個(gè)子代噬菌體．子代噬菌體的DNA含有的P元素為³¹P、³²P，其形成的噬菌體的比例為50：1．
（2）通過用含³²P和³⁵S的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體分別侵染被³²P和³⁵S標(biāo)記的大腸桿菌的方法分別獲得被³²P和³⁵S標(biāo)記的噬菌體，用標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌，從而追蹤在侵染過程中DNA和蛋白質(zhì)的位置變化．
（3）侵染一段時(shí)間后，用攪拌機(jī)攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測(cè)上清液中的放射性，得到如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果．?dāng)嚢璧哪康氖牵簩⑹删�體和細(xì)菌分開，所以攪拌時(shí)間少于1min時(shí)，上清液中的放射性較低．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)攪拌時(shí)間足夠長以后，上清液中的³⁵S和³²P分別占初始標(biāo)記噬菌體放射性的80%和30%，證明DNA進(jìn)入細(xì)菌，蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌．圖中“被侵染的細(xì)菌”的存活率曲線基本保持在100%，本組數(shù)據(jù)的意義是作為對(duì)照組，以證明細(xì)菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來，否則細(xì)胞外³²P放射性會(huì)增高．

Answer 1

分析 赫爾希和蔡斯在做噬菌體侵染細(xì)菌的過程中，利用了同位素標(biāo)記法，用³²P和³⁵S分別標(biāo)記的噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)．噬菌體在細(xì)菌內(nèi)繁殖的過程為：吸附→注入→合成→組裝→釋放．
分析曲線圖：細(xì)菌的感染率為100%；上清液³⁵S先增大后保持在80%，說明有20%的噬菌體沒有與細(xì)菌脫離，仍然附著在細(xì)菌外面，離心后隨細(xì)菌一起沉淀了；上清液中³²P先增大后保持在30%左右，說明有30%的噬菌體沒有侵染細(xì)菌，離心后位于上清液．

解答 解：（1）³²P標(biāo)記的某一個(gè)噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，最后產(chǎn)生100個(gè)子代噬菌體．由于半保留復(fù)制，最初被標(biāo)記的兩條鏈只參與形成兩個(gè)DNA分子，100個(gè)子代噬菌體中，只有兩個(gè)是含有標(biāo)記鏈的．因此子代噬菌體的DNA含有的P元素為³¹P、³²P，其形成的噬菌體的比例為100：2=50：1．
（2）赫爾希和蔡斯在實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于噬菌體不能直接生活在培養(yǎng)基中，因此用含³²P和³⁵S的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體分別侵染被³²P和³⁵S標(biāo)記的大腸桿菌的方法分別獲得被³²P和³⁵S標(biāo)記的噬菌體．其中³²P表示噬菌體的DNA，³⁵S標(biāo)記的噬菌體的蛋白質(zhì)，從而追蹤在侵染過程中DNA和蛋白質(zhì)的位置變化．
（3）攪拌的目的是將噬菌體和細(xì)菌分開，所以攪拌時(shí)間過短時(shí)，含有放射性的蛋白質(zhì)外殼就會(huì)留在細(xì)菌表面留在沉淀物中，從而使得上清液中的放射性較低．由于³²P表示噬菌體的DNA，³⁵S標(biāo)記的噬菌體的蛋白質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)攪拌時(shí)間足夠長以后，上清液中的³⁵S和³²P分別占初始標(biāo)記噬菌體放射性的80%和30%，證明 DNA進(jìn)入細(xì)菌，蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌．圖中“被浸染細(xì)菌”的存活率曲線基本保持在100%，本組數(shù)據(jù)的意義是作為對(duì)照組，以證明細(xì)菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來，否則細(xì)胞外³²P放射性會(huì)增高．
故答案為：
（1）³¹P、³²P        50：1（或³²P、³¹P；1：50）
（2）用含³²P和³⁵S的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體分別侵染被³²P和³⁵S標(biāo)記的大腸桿菌    　   DNA和蛋白質(zhì)的位置
（3）將噬菌體和細(xì)菌分開； 　較低          DNA進(jìn)入細(xì)菌，蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌        細(xì)菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來     　  ³²P

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系的能力；熟練掌握該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用．