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    5．在生命科学研究中，“放射性同位素标记法”是经常使用的研究手段．请仔细阅读分析并回答有关问题：
    （1）某科学家做“噬菌体侵染细菌”实验时，分别用同位素32P和35S作了标记．
    噬菌体成分  细菌成分
      核苷酸  标记32P    31P
      氨基酸    32S  标记35S
    此实验所得的结果是，子代噬菌体和亲代噬菌体的外形及侵染细菌的特性均相同，请分析并回答下面的问题．
    ①子噬菌体的DNA分子中含有的上述元素是32P、31P，原因是噬菌体的DNA中含P，子代噬菌体DNA是以亲代噬菌体DNA的两条链为模板，以细菌体内的脱氧核苷酸为原料合成的．
    ②子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是35S，原因是噬菌体的蛋白质中含S，亲代噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌，子代噬菌体的蛋白质外壳全部是以细菌体内的氨基酸为原料合成的．
    ③此实验说明了DNA是遗传物质．
    （2）将大肠杆菌放在含有同位素15N培养基中培育若干代后，细菌DNA所有氮均为15N，它比14N分子密度大．然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再移到14N培养基中培养，每隔4小时（相当于分裂繁殖一代的时间）取样一次，测定其不同世代细菌DNA的密度．实验结果DNA复制的密度梯度离心试验如图所示．
    ①中带含有的氮元素是14N和15N．
    ②如果测定第四代DNA分子密度，N标记的比例表示为$\frac{1}{8}$中、$\frac{7}{8}$轻．
    ③如果将第一代（全中）DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的两条DNA单链在试管中的分布位置应为$\frac{1}{2}$重、$\frac{1}{2}$轻．
    ④上述实验表明，DNA复制的方式是半保留复制．

    分析 1、噬菌体侵染细菌过程中，蛋白质外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，又由于DNA复制具有半保留复制的特点，所以在子代噬菌体中能找到32P和31P的DNA，不能找到32S的蛋白质，但在子代噬菌体的外壳中检测到35S．
    2、过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成分）→组装→释放．
    3、DNA的复制是半保留复制，即以亲代DNA分子的每条链为模板，合成相应的子链，子链与对应的母链形成新的DNA分子，这样一个DNA分子经复制形成两个子代DNA分子，且每个子代DNA分子都含有一条母链．将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N．根据半保留复制的特点，第一代的DNA分子应一条链含15N，一条链含14N．一个亲代DNA分子复制到第二代形成22=4个DNA，其中有两个DNA分子各保留亲代DNA分子的一条链（含15N），另一条链为14N，另两个DNA分子的两条链均含14N；以后各代中含有一条15N链、一条14N链的DNA分子始终为2个（来自于同一个亲代DNA），其余DNA分子两条链均含14N．全含15N的DNA分子比纯含14N的DNA分子密度大，在密度梯度离心试验中，只含15N的DNA分子均位于试管下部，只含14N的DNA分子应位于试管上部，而一条链含15N，一条链含14N的DNA分子位置应位于前两者之间，试验的结果也证明了这一点．

    解答 解：（1）①子代噬菌体的DNA分子中含有的元素是31P和32P，原因是噬菌体的DNA中含P，子代噬菌体DNA是以亲代噬菌体DNA的两条链为模板，以细菌体内的脱氧核苷酸为原料合成的．
    ②子代噬菌体的蛋白质分子中含有的元素是35S，原因是噬菌体的蛋白质中含S，亲代噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌，子代噬菌体的蛋白质外壳全部是以细菌体内的氨基酸为原料合成的．
    ③此实验以亲代噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌（或细菌）体内的化学成分进行DNA的复制和蛋白质的合成，进而组装复制出很多个一模一样的子噬菌体，证明DNA是遗传物质．
    （2）①根据分析可知，中带（DNA）含有氮元素是：14N和15N．
    ②第四代中由一个亲代DNA分子产生的子代DNA数为24=16个，其中一条链为14N，另一条链为15N的DNA分子有2个，占总数的$\frac{1}{8}$，位于梯度离心分离的中带，其余DNA分子均只含14N，有14个，占$\frac{7}{8}$，位于轻带．
    ③将第一代DNA链（一条链含14N，另一条链含15N）的氢键断裂后，两条链将会分开，测定密度时，应一半链在轻带，一半链在重带
    ④该实验证明DNA复制方式为半保留复制．
    故答案为：
    （1）①32P、31P　噬菌体的DNA中含P，子代噬菌体DNA是以亲代噬菌体DNA的两条链为模板，以细菌体内的脱氧核苷酸为原料合成的
    ②35S　噬菌体的蛋白质中含S，亲代噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌，子代噬菌体的蛋白质外壳全部是以细菌体内的氨基酸为原料合成的
    ③DNA是遗传物质
    （2）①14N和15N
    ②$\frac{1}{8}$中、$\frac{7}{8}$轻
    ③$\frac{1}{2}$重、$\frac{1}{2}$轻
    ④半保留复制

    点评 本题综合考查噬菌体侵染细菌过程和DNA分子复制的相关知识，意在考查考生的识记能力和理解应用能力，属于中等难度题．要求考生理解噬菌体侵染细菌的实验过程，掌握DNA分子复制方式，能够根据题干信息推断每一代DNA分子中含14N的DNA分子数目和含15N的DNA分子数目，再进行相关的计算；其次还要求考生掌握离心后形成的轻带、中带和重带的含义．

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