Question

12．分析有关DNA是遗传物质的证据及DNA复制的资料，回答相关问题：
（1）赫尔希和蔡斯为了证明噬菌体侵染细菌时，进入细菌的是噬菌体DNA，而不是它的蛋白质外壳，用两种不同的放射性同位素分别标记噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体的DNA．然后再让这两种不同标记的噬菌体分别去侵染未被标记的细菌，从而对此做出实验论证．现在实验室已制备好分别含³H、¹⁴C．¹⁵N、¹⁸O、³²P、³⁵S等6种放射性同位素的微生物培养基．你将选择哪两种培养基分别用于噬菌体蛋白质外壳和噬菌体DNA的标记：用³²P标记DNA，用³⁵S标记蛋白质外壳．
（2）用上述标记的噬菌体分别去侵染未标记的大肠杆菌，子代噬菌体的蛋白质中含有³²S（³²S、³⁵S），原因是因为噬菌体的蛋白质外壳（³⁵S）未进入细菌体内，而是以细菌内的³²S的氨基酸为原料合成自身蛋白质．
（3）如图甲是1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成的噬菌体侵染细菌实验的部分实验过程，请据图回答有关问题：

①由实验结果可知，用于标记噬菌体的同位素是³²P．
②被标记的噬菌体侵染未被标记的细菌后，经离心处理，理论上上清液的放射性极低，
若上清液的放射性较高，请分析可能的原因是培养时间过长，增殖的子代噬菌体从细菌体内释放出来．
（4）现在将某哺乳动物的细胞放在含有³¹P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G₀代细胞．然后将G₀代细胞移至含有³²P磷酸的培养基中培养，经过第一、二次细胞分裂后，分 别得到G₁、G₂代细胞．再从G₀、G₁、G₂代细胞中提取DNA，经密度梯度离心后得到结果如图乙．由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同．若①、②、③分别表示轻、中、重3种DNA分子的位置．请回答：
Ⅰ．G₀、G₁、G₂3代DNA离心后的试管分别是图中G₀A、G₁B、G₂D．
Ⅱ．G₂代在①、②、③3条带中DNA数的比例为0：1：1．
Ⅲ．上述实验结果证明DNA分子的复制是半保留复制．

Answer 1

分析 噬菌体的结构：蛋白质外壳（C、H、O、N、S）+DNA（C、H、O、N、P）．噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用³⁵S或³²P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质．实验结论：DNA是遗传物质．
本题是通过实验研究DNA分子的复制方式．DNA分子的复制是半保留复制，含有³¹P、³²P的磷酸作为DNA分子的组成成分参与DNA分子的复制，由于³¹P、³²P的分子量不同，形成的DNA分子的相对质量不同，DNA分子中两条DNA链中都是³¹P的分子量小，分布在试管的上方“轻”的位置，DNA分子中若一条链是³¹P、另一条链是³²P，DNA的分子量处于中间，分布在试管的“中”的位置，DNA分子中的两条链都是³²P，DNA的分子量大，DNA分子在试管的下方“重”的位置．

解答 解：（1）为了证明噬菌体侵染细菌时，进入细菌的是噬菌体DNA，而不是它的蛋白质外壳，应该标记DNA和蛋白质的特征元素，即用³²P标记DNA，用³⁵S标记蛋白质外壳．
（2）用上述标记的噬菌体分别去侵染未标记的大肠杆菌，因为噬菌体的蛋白质外壳（³⁵S）未进入细菌体内，而是以细菌内的³²S的氨基酸为原料合成自身蛋白质，所以子代噬菌体的蛋白质中含有³²S．
（3）①实验结果中沉淀物的放射性很高，上清液的放射性很低，说明用于标记噬菌体的同位素是³²P．
②若上清液的放射性较高，可能的原因是培养时间过长，增殖的子代噬菌体从细菌体内释放出来．
（4）Ⅰ．由题意可知，哺乳动物的细胞放在含有³¹p磷酸的培养基中，连续培养数代后得到，G₀的2个DNA分子_^的两条DNA链中都是³¹P，应位于试管的上方“轻”的位置；G₁是将G0代细胞移至含有32p磷酸的培养基中培养，细胞分裂一次获得的，2个DNA分子中都是一条链是³¹P、另一条链是³²P，分布在试管的“中”的位置；G₂是将G0代细胞移至含有32p磷酸的培养基中培养，经过第2次细胞分裂后获得的，两个DNA分子中，一个DNA分子一条链是³¹P、另一条链是³²P，分布在试管的“中”的位置，另一个DNA分子两条链都是³²P，分布在试管的下方“重”的位置．
Ⅱ．由（Ⅰ）分析可知，G2DNA分子分布在试管的“中”的位置和“重”的位置，且比例是1：1，试管的上方“轻”的位置无DNA分子的条带分布．
Ⅲ．实验结果证明DNA的复制方式是半保留复制的方式．
故答案为：
（1）用³²P标记DNA，用³⁵S标记蛋白质外壳
（2）³²S       因为噬菌体的蛋白质外壳（³⁵S）未进入细菌体内，而是以细菌内的³²S的氨基酸为原料合成自身蛋白质
（3）①³²P    ②培养时间过长，增殖的子代噬菌体从细菌体内释放出来
（4）Ⅰ．A  B  DⅡ．0：1：1Ⅲ．半保留复制

点评 本题的知识点是噬菌体侵染细菌的实验、DNA分子半保留复制的方式，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断．