Question

4．1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，图1是实验的部分步骤，据图回答下列问题：
（1）若图中C有大量的放射性，则进入大肠杆菌体内的是用³²P（填“³²P”或“³⁵S”）标记的DNA．
（2）在理论上，上层液放射性应该为0，其原因是噬菌体蛋白质外壳没有进入大肠杆菌内部．
（3）噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质．
（4）在氮源为¹⁴N和¹⁵N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为¹⁴N-DNA（相对分子质量为a）和¹⁵N-DNA（相对分子质量为b）．将只含¹⁵N-DNA的亲代大肠杆菌转移到含¹⁴N的培养基上，连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到的结果如图2所示．预计第Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为$\frac{7a+b}{8}$．
（5）DNA复制的方式为半保留复制，其复制过程遵循严格的碱基互补配对原则．

Answer 1

分析 1、噬菌体侵染细菌的过程：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．
2、图1：噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用³⁵S或³²P标记噬菌体→①噬菌体与大肠杆菌混合培养→②噬菌体侵染未被标记的细菌→③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．
3、根据题意和图示分析可知：由于¹⁵N与¹⁴N的原子量不同，形成的DNA的相对质量不同，DNA分子的两条链都是¹⁵N，DNA分子的相对质量最大，离心后分布在试管的下端；如果DNA分子的两条链含有¹⁴N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端；如果DNA分子的一条链是¹⁴N，另一条链是¹⁵N，相对分子质量介于二者之间，离心后分布在试管中部．

解答 解：（1）若图中C有大量的放射性，则进入大肠杆菌体内的是用³²P标记的DNA．
（2）在理论上，上层液放射性应该为0，其原因是噬菌体蛋白质外壳没有进入到大肠杆菌内部．
（3）噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质．
（4）由于1个含有¹⁴N的DNA分子，其相对分子质量为a，则每条单链的相对分子质量为$\frac{a}{2}$； 1个含有¹⁵N的DNA分子，其相对分子质量为b，则每条单链相对分子质量为$\frac{b}{2}$．将亲代大肠杆菌转移到含¹⁴N的培养基上，连续繁殖三代，得到子三代共8个DNA分子，这8个DNA分子共16条单链，只有2条单链是含有¹⁵N的，14条单链是含有¹⁴N的，因此总相对分子质量为$\frac{b}{2}$×2+$\frac{a}{2}$×14=b+7a，所以每个DNA的平均相对分子质量为$\frac{7a+b}{8}$．
（5）DNA复制的方式为半保留复制，其复制过程遵循严格的碱基互补配对原则．
故答案为：
（1）³²P     DNA    
（2）噬菌体蛋白质外壳
（3）DNA是遗传物质    
（4）$\frac{7a+b}{8}$
（5）半保留复制    碱基互补配对

点评 本题考查噬菌体侵染细菌实验的相关知识、DNA分子复制的相关计算和方式的探究，结合实验目的分析实验现象推导出实验结论的本题的重点，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力．