Question

10．為確定遺傳信息從DNA傳遞給蛋白質(zhì)的中間載體，科學(xué)家們做了如下研究．
（1）依據(jù)真核細(xì)胞中DNA（或“基因”）位于細(xì)胞核內(nèi)，而蛋白質(zhì)合成在核糖體上這一事實(shí)，科學(xué)家推測(cè)存在某種“信使”分子，能將遺傳信息從細(xì)胞核攜帶到細(xì)胞質(zhì)中．
（2）對(duì)于“信使”有兩種不同假說(shuō)．假說(shuō)一：核糖體RNA可能就是信息的載體；
假說(shuō)二：另有一種RNA（稱(chēng)為mRNA）作為遺傳信息傳遞的信使．若假說(shuō)一成立，則細(xì)胞內(nèi)應(yīng)該有許多不同（填“相同”或“不同”）的核糖體．若假說(shuō)二成立，則mRNA應(yīng)該與細(xì)胞內(nèi)原有的核糖體結(jié)合，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成．
（3）研究發(fā)現(xiàn)噬菌體侵染細(xì)菌后，細(xì)菌的蛋白質(zhì)合成立即停止，轉(zhuǎn)而合成噬菌體的蛋白質(zhì)，在此過(guò)程中，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)合成了新的噬菌體RNA．為確定新合成的噬菌體RNA是否為“信使”，科學(xué)家們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)．
①¹⁵NH₄Cl和¹³C-葡萄糖作為培養(yǎng)基中的氮源和碳源來(lái)培養(yǎng)細(xì)菌，細(xì)菌利用它們合成蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子．經(jīng)過(guò)若干代培養(yǎng)后，獲得具有“重”核糖體的“重”細(xì)菌．
②將這些“重”細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含¹⁴NH₄Cl和¹²C-葡萄糖的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，用噬菌體侵染這些細(xì)菌，該培養(yǎng)基中加入³²P標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸為作為原料，以標(biāo)記所有新合成的噬菌體RNA．
③將上述被侵染后裂解的細(xì)菌進(jìn)行密度梯度離心，結(jié)果如圖所示．由圖可知，大腸桿菌被侵染后沒(méi)有合成（填“合成了”或“沒(méi)有合成”）新的核糖體，這一結(jié)果否定假說(shuō)一．³²P標(biāo)記僅出現(xiàn)在離心管的底部，說(shuō)明新合成的噬菌體RNA與“重”核糖體相結(jié)合，為假說(shuō)二提供了證據(jù)．

（4）若要證明新合成的噬菌體RNA為“信使”，還需要進(jìn)行兩組實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)選擇下列序號(hào)填入表格．
①將新合成的噬菌體RNA與細(xì)菌DNA混合    ②將新合成的噬菌體RNA與噬菌體DNA混合    
③出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象    ④不出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象

組別	實(shí)驗(yàn)處理	預(yù)期結(jié)果
1	②	③
2	①	④

Answer 1

分析 基因控制蛋白質(zhì)的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)重要的過(guò)程，其中轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生細(xì)胞核中，而翻譯發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上，這就涉及遺傳信息如何從細(xì)胞核傳遞到細(xì)胞質(zhì)的問(wèn)題，本題就該問(wèn)題展開(kāi)討論和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．

解答 解：（1）蛋白質(zhì)是基因控制合成的，而真核細(xì)胞中基因位于細(xì)胞核內(nèi)，蛋白質(zhì)合成在核糖體上，科學(xué)家據(jù)此推測(cè)存在某種“信使”分子，能將遺傳信息從細(xì)胞核攜帶到細(xì)胞質(zhì)中．
（2）對(duì)于“信使”有兩種不同假說(shuō)．假說(shuō)一：核糖體RNA可能就是信息的載體；假說(shuō)二：另有一種RNA（稱(chēng)為mRNA）作為遺傳信息傳遞的信使．不同基因的遺傳信息不同，若假說(shuō)一成立，則細(xì)胞內(nèi)應(yīng)該有許多不同的核糖體．若假說(shuō)二成立，則mRNA應(yīng)該與細(xì)胞內(nèi)原有的核糖體結(jié)合，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成．
（3）①¹⁵NH₄Cl作為培養(yǎng)基中的氮源；細(xì)菌利用碳源和氮源來(lái)合成蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子．經(jīng)過(guò)若干代培養(yǎng)后，獲得具有“重”核糖體的“重”細(xì)菌．
②核糖體核苷酸特有的堿基是尿嘧啶，因此應(yīng)用³²P標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸為作為原料．
③將上述被侵染后裂解的細(xì)菌進(jìn)行密度梯度離心，結(jié)果均為“重”核糖體，說(shuō)明大腸桿菌被侵染后，沒(méi)有合成新的核糖體，這一結(jié)果否定假說(shuō)一．³²P標(biāo)記僅出現(xiàn)在離心管的底部，說(shuō)明新合成的噬菌體RNA與“重”核糖體相結(jié)合，為假說(shuō)二提供了證據(jù)．
（4）要證明新合成的噬菌體RNA為“信使”，還需要進(jìn)行兩組實(shí)驗(yàn)，即將新合成的噬菌體RNA分別與細(xì)菌DNA、噬菌體DNA混合，觀(guān)察是否有雜交帶．若新合成的噬菌體RNA為“信使”，則新合成的噬菌體RNA與噬菌體DNA混合后有雜交帶形成，與細(xì)菌DNA混合后沒(méi)有雜交帶形成．具體如下表：
①將新合成的噬菌體RNA與細(xì)菌DNA混合②將新合成的噬菌體RNA與噬菌體DNA混合③出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象④不出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象．

組別	實(shí)驗(yàn)處理	預(yù)期結(jié)果
1	②	③
2	①	④

故答案為：
（1）DNA（或“基因”）
（2）不同   核糖體
（3）①氮源   蛋白質(zhì)和核酸
②尿嘧啶
③沒(méi)有合成   底部   新合成的噬菌體RNA
（4）如下表

組別	實(shí)驗(yàn)處理	預(yù)期結(jié)果
1	②	③
2	①	④

點(diǎn)評(píng) 本題考查噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、微生物的培養(yǎng)等知識(shí)，要求考生識(shí)記噬菌體侵染細(xì)菌的具體過(guò)程；識(shí)記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的具體過(guò)程；能根據(jù)實(shí)驗(yàn)假設(shè)或?qū)嶒?yàn)?zāi)康�，完善�?shí)驗(yàn)步驟，并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，有一定難度．