Question

18．关于遗传物质的探索：
（一） R型肺炎双球菌菌体无多糖类的荚膜，是无毒性细菌；S型肺炎双球菌菌体有多糖类的荚膜，是有毒性细菌，使人患肺炎或使小鼠患败血症．科学家艾弗里及其同事利用肺炎双球菌来探究什么是遗传物质的问题．实验材料、用具：S型细菌、DNA水解酶、培养基、培养器等．
艾弗里等人先做了三组实验：
①S型细菌的蛋白质+R型活细菌$\stackrel{培养基}{→}$R型菌落；
②S型细菌荚膜的多糖+R型活细菌$\stackrel{培养基}{→}$R型菌落；
③S型细菌的DNA+R型活细菌$\stackrel{培养基}{→}$R+S型菌落；
（1）艾里弗等人后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请按照①②③中表达式写出第四组实验方法和结果：④S型细菌的DNA+DNA酶+R型活细菌$\stackrel{培养基}{→}$R型菌落；
（2）从上述实验可以得出结论DNA是遗传物质（转化因子）；
（3）肺炎双球菌具有的细胞器是核糖体；
（4）肺炎双球菌与酵母菌在结构上的主要区别是：肺炎双球菌无核膜包被的细胞核；
（二）做噬菌体侵染细菌实验时，用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关物质如下表．产生的100个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样．试回答：

	噬菌体	细菌
核苷酸	32P标记	31P
氨基酸	32S	35S标记

（1）子代噬菌体中，只含有³²P的有0个，只含有³¹P的有98个，同时含有³²P和³¹P的有2个．
（2）子代噬菌体的蛋白质分子中，都没有³²S元素，由此说明噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入；子代噬菌体的蛋白质分子都含有³⁵S元素，这是因为子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用³⁵S标记的氨基酸为原料合成的．
（3）实验中用放射性同位素标记噬菌体时，选取³⁵S和³²P这两种同位素分别标记蛋白质和DNA，能否用¹⁴C和¹⁸O标记？不能（能或不能）说明理由：S仅存在于蛋白质外壳中，而P则存在于DNA中，不能用¹⁴C和¹⁸O标记，噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素，侵染细菌后无法确认放射性物质的来源．

Answer 1

分析 1、在艾弗里证明遗传物质是DNA的实验中，艾弗里将S型细菌的DNA、蛋白质、糖类等物质分离开，单独的、直接的观察它们各自的作用．另外还增加了一组对照实验，即DNA酶和S型活菌中提取的DNA与R型菌混合培养．
2、噬菌体是由蛋白质和DNA构成的，根据元素组成可确定，³⁵S标记的噬菌体的蛋白质外壳，³²P标记噬菌体的DNA．当噬菌体侵染细菌时，DNA注入到细菌内，而蛋白质外壳留在外面，因此离心时，细菌沉在底部，蛋白质外壳在上清液中．

解答 解：（一）（1）由于DNA分子在结构完整时才能使R型细菌发生转化，所以可用DNA水解酶将DNA分子水解，使其失去转化功能，再观察实验现象．因此，第五步实验的操作方法是S型细菌的DNA+DNA水解酶+R型活细菌，观察到的实验结果是只有R型菌落．
（2）通过①②③④对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质．
（3）肺炎双球菌属于原核生物，只有核糖体一种细胞器．
（4）肺炎双球菌与酵母菌在结构上的主要区别是肺炎双球菌无核膜包被的细胞核．
（二）（1）根据DNA半保留复制特点，子代噬菌体中，只含有³²P的有0个，只含有³¹P的有98个，同时含有³²P和³¹P的有2个．
（2）子代噬菌体的蛋白质分子中，都没有³²S元素，由此说明噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入；子代噬菌体的蛋白质分子都含有³⁵S元素，这是因为子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用³⁵S标记的氨基酸为原料合成的；子代噬菌体的蛋白质合成的场所是细菌的核糖体．
（3）实验中用放射性同位素标记噬菌体时，选取³⁵S和³²P，这两种同位素分别标记蛋白质和DNA，不能用¹⁴C和¹⁸O标记，因为噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素，侵染细菌后无法确认放射性物质的来源．
故答案为：
（一）（1）S型细菌的DNA+DNA酶+R型活细菌$\stackrel{培养基}{→}$R型菌落
（2）DNA是遗传物质（转化因子）
（3）核糖体
（4）肺炎双球菌无核膜包被的细胞核
（二）（1）0    98     2
（2）³²S     噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入      ³⁵S      子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用³⁵S标记的氨基酸为原料合成的
（3）不能    S仅存在于蛋白质外壳中，而P则存在于DNA中，不能用¹⁴C和¹⁸O标记，噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素，侵染细菌后无法确认放射性物质的来源

点评 本题难度适中，着重考查了艾弗里的肺炎双球菌转化的实验的设计思路及结论、噬菌体侵染细菌的实验等知识，意在考查考生的识记能力和理解能力，解题关键是考生能够识记实验思路、过程和实验结果．