Question

5．在遗传物质的科学探究中，格里菲思的肺炎球菌体内转化实验说明加热杀死的S型球菌可以使R型球菌发生转化，但不能证明转化因子（遗传物质）是DNA，艾弗里等人的肺炎球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌的实验都证明了DNA是遗传物质．请分析回答这些科学家实验中的相关问题：
（1）艾弗里和赫尔希与蔡斯这两个实验在设计思路上的共同点有设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应．
（2）艾弗里和同事的实验中能说明S型球菌的DNA是转化因子的一组对照实验是③和④．

实验组号	接种菌型	加入S型球菌物质	培养皿长菌情况
①	R	蛋白质	R型
②	R	荚膜多糖	R型
③	R	DNA	R型和S型
④	R	经DNA酶处理的DNA	R型

（3）赫尔希和蔡斯采用放射性同位素示踪技术首先用分别含有³²P和³⁵S的培养基培养获得分别含有³²P和³⁵S的大肠杆菌，再用它们分别培养获得分别含有³²P和³⁵S的T₂噬菌体．
（4）两组侵染实验，一段时间后都需要用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液、沉淀物中的放射性．搅拌的目的是将T₂噬菌体和大肠杆菌分离．用³²P标记的T₂噬菌体侵染大肠杆菌的实验组，如果保温培养时间过长，在搅拌离心后上清液也会出现较强的放射性，原因是被侵染的大肠杆菌裂解，子代T₂噬菌体被释放出来．

Answer 1

分析 1、R型和S型肺炎双球菌的区别是前者没有荚膜（菌落表现粗糙），后者有荚膜（菌落表现光滑）．由肺炎双球菌转化实验可知，只有S型菌有毒，会导致小鼠死亡，S型菌的DNA才会是R型菌转化为S型菌．肺炎双球菌体内转化实验：R型细菌→小鼠→存活；S型细菌→小鼠→死亡；加热杀死的S型细菌→小鼠→存活；加热杀死的S型细菌+R型细菌→小鼠→死亡．
2、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．噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用³⁵S或³²P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→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．

解答 解：（1）艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质的关键是：设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地观察各自的效应．
（2）由①、②、③组相比较可知DNA是S型细菌的转化因子，再通过④组可进一步证明DNA是S型细菌的转化因子，蛋白质、多糖以及DNA水解产物都不是S型细菌的转化因子；③和④形成对照，也能说明DNA是S型菌的转化因子．
（3）由于T₂噬菌体属于病毒，没有细胞结构，不能在培养基中直接培养．要用³²P和³⁵S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，必需先在分别含有放射性同位素³⁵S和放射性同位素³²P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T₂噬菌体，从而得到³²P和³⁵S分别标记的T₂噬菌体．
（4）在实验中，搅拌的目的是将吸附在大肠杆菌上的T₂噬菌体和大肠杆菌分离．用³²P标记的T₂噬菌体侵染大肠杆菌的实验组，如果保温培养时间过长，被侵染的大肠杆菌裂解，子代T₂噬菌体被释放出来，导致在搅拌离心后上清液也会出现较强的放射性．
故答案为：
（1）设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
（2）③和④
（3）大肠杆菌    T₂噬菌体
（4）将T₂噬菌体和大肠杆菌分离  被侵染的大肠杆菌裂解，子代T₂噬菌体被释放出来

点评 本题结合实验表格，考查肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的相关知识，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．