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，請回答下列有關(guān)問題：

（1）³²P標記的某一個噬菌體侵染未標記的大腸桿菌，最后產(chǎn)生100個子代噬菌體．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標記的大腸桿菌的方法分別獲得被³²P和³⁵S標記的噬菌體，用標記的噬菌體侵染細菌，從而追蹤在侵染過程中DNA和蛋白質(zhì)的位置變化．
（3）侵染一段時間后，用攪拌機攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液中的放射性，得到如圖所示的實驗結(jié)果．攪拌的目的是：將噬菌體和細菌分開，所以攪拌時間少于1min時，上清液中的放射性較低．實驗結(jié)果表明當攪拌時間足夠長以后，上清液中的³⁵S和³²P分別占初始標記噬菌體放射性的80%和30%，證明DNA進入細菌，蛋白質(zhì)沒有進入細菌．圖中“被侵染的細菌”的存活率曲線基本保持在100%，本組數(shù)據(jù)的意義是作為對照組，以證明細菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來，否則細胞外³²P放射性會增高．

Answer 1

分析 赫爾希和蔡斯在做噬菌體侵染細菌的過程中，利用了同位素標記法，用³²P和³⁵S分別標記的噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)．噬菌體在細菌內(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%的噬菌體沒有與細菌脫離，仍然附著在細菌外面，離心后隨細菌一起沉淀了；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菌，離心后位于上清液．

解答 解：（1）³²P標記的某一個噬菌體侵染未標記的大腸桿菌，最后產(chǎn)生100個子代噬菌體．由于半保留復制，最初被標記的兩條鏈只參與形成兩個DNA分子，100個子代噬菌體中，只有兩個是含有標記鏈的．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）赫爾希和蔡斯在實驗時，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標記的大腸桿菌的方法分別獲得被³²P和³⁵S標記的噬菌體．其中³²P表示噬菌體的DNA，³⁵S標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菌分開，所以攪拌時間過短時，含有放射性的蛋白質(zhì)外殼就會留在細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標記的噬菌體的蛋白質(zhì)，實驗結(jié)果表明當攪拌時間足夠長以后，上清液中的³⁵S和³²P分別占初始標記噬菌體放射性的80%和30%，證明 DNA進入細菌，蛋白質(zhì)沒有進入細菌．圖中“被浸染細菌”的存活率曲線基本保持在100%，本組數(shù)據(jù)的意義是作為對照組，以證明細菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來，否則細胞外³²P放射性會增高．
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標記的大腸桿菌    　   DNA和蛋白質(zhì)的位置
（3）將噬菌體和細菌分開； 　較低          DNA進入細菌，蛋白質(zhì)沒有進入細菌        細菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來     　  ³²P

點評 本題綜合考查噬菌體侵染大腸桿菌實驗的相關(guān)知識，意在考查考生理解所學知識的要點，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系的能力；熟練掌握該實驗的實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用．