Question

【题目】对下列生物学实验结果进行分析与讨论：

（1）某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl．a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。

（1）本活动运用了_____和_____技术。c管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA是_____（填“15N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA”或“14N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA”或“14N﹣15N﹣DNA、15N﹣15N﹣DNA”），实验结果说明DNA的复制方式是_____。

（2）在研究人红细胞在不同浓度NaCl溶液中体积和数量变化的实验中，观测到在0.4%NaCl溶液中红细胞的体积变大，数量减少，其原因是_____。基于上述实验现象，怎样才能用红细胞分离得到纯度较高的细胞膜？_____

（3）在细胞分裂间期，线粒体的数目增多，其增多的方式有3种假设：Ⅰ．细胞利用磷脂、蛋白质等重新合成；Ⅱ．细胞利用其他生物膜装配形成；Ⅲ．线粒体分裂增殖形成。有人通过放射性标记实验，对上述假设进行了探究，方法如下：首先将一种链孢霉营养缺陷型突变株（自身不能合成胆碱）在加有3H标记的胆碱（磷脂的前体）培养基中培养，然后转入另一种培养基中继续培养，定期取样，检测细胞中线粒体的放射性。结果如下：

标记后细胞增殖的代数	1	2	3	4
测得的相对放射性	2.0	1.0	0.5	0.25

①实验中采用链孢霉营养缺陷型突变株的目的是_____。

②实验中所用的“另一种培养基”在配制成分上的要求是_____。

③通过上述实验，初步判断3种假设中成立的是_____（在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中选择）。

Answer 1

【答案】同位素示踪（同位素标记） 密度梯度离心 14N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA 半保留复制 红细胞渗透吸水膨胀，且部分红细胞破裂 将红细胞置于蒸馏水中，细胞吸水涨破，然后进行离心处理 排除细胞内自身合成的胆碱对实验的干扰 成分与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有3H标记 Ⅲ

【解析】

1、解答此题需以题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”为切入点，从图示中提取关键信息：a、b、c管中的DNA密度由大到小依次为a＞b＞c．由此推知：a、b、c管中的DNA依次为：双链均为15N标记、一条链为15N与另一条链为14N标记、双链都为14N标记，据此分析判断。
2、细胞分裂间期，线粒体的数目增多，其增多的方式有3种假设：Ⅰ．细胞利用磷脂、蛋白质等重新合成；Ⅱ．细胞利用其他生物膜装配形成；Ⅲ．结构乙分裂增殖形成；通过设计实验来探究线粒体数量增加的原因，根据表格所得结果分析线粒体可能是通过增殖使线粒体数量增加的。

（1）由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知，本活动运用了同位素示踪（同位素标记）和密度梯度离心技术。分析图示可知：a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15 NH4Cl的培养液中培养的，其DNA都是15N﹣15N﹣DNA；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N﹣15N﹣DNA；c管中的DNA密度一半介于a、c管中的之间，一半最小，表明该管中的大肠杆菌的DNA一半是14N﹣15N﹣DNA，一半是双链都为14N﹣14N﹣DNA，分析实验结果说明DNA的复制方式是半保留复制。

（2）红细胞在不同浓度NaCl溶液中体积和数量变化的会发生变化，在0.4%NaCl溶液中红细胞的体积变大，数量减少，说明此时NaCl溶液的浓度小于红细胞细胞质的浓度，红细胞渗透吸水膨胀，且部分红细胞破裂。要用红细胞分离得到纯度较高的细胞膜需要将红细胞置于蒸馏水中，细胞吸水涨破，然后进行离心处理。

（3）已知在细胞分裂间期，结构乙的数目增多，其增多的方式有3种假设：Ⅰ．细胞利用磷脂、蛋白质等重新合成；Ⅱ．细胞利用其他生物膜装配形成；Ⅲ．结构乙分裂增殖形成。有人通过放射性标记实验，对上述假设进行了探究：首先将一种链孢霉营养缺陷型突变株在加有3H标记的胆碱（磷脂的前体）培养基中培养，然后转入另一种培养基中继续培养，定期取样，检测细胞中结构乙的放射性。

①与野生型相比，实验中所用链孢霉营养缺陷型突变株要加胆碱才能繁殖，说明链孢霉营养缺陷型突变株的代谢特点是自身不能合成胆碱，所以采用链孢霉营养缺陷型突变株的目的是排除细胞内自身合成的胆碱对实验的干扰。

②实验中所用的“另一种培养基”与前一种培养基相比，能让链孢霉营养缺陷型突变株在其上培养，从结果来看检测的是标记后细胞增殖的代数与测得的相对放射性的关系，所以“另一种培养基“配制成分上的要求是成分与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有3H标记；

③表格结果显示，随着细胞增殖代数的增加，测得的细胞中线粒体的相对放射性成倍减少，初步判断3种假设中成立的是“Ⅲ．结构乙分裂增殖形成”。