Question

【題目】對(duì)下列生物學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與討論：

（1）某研究小組進(jìn)行“探究DNA的復(fù)制過(guò)程”的活動(dòng)，結(jié)果如圖所示。其中培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl．a、b、c表示離心管編號(hào)，條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置。

（1）本活動(dòng)運(yùn)用了_____和_____技術(shù)。c管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌的DNA是_____（填“15N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA”或“14N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA”或“14N﹣15N﹣DNA、15N﹣15N﹣DNA”），實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明DNA的復(fù)制方式是_____。

（2）在研究人紅細(xì)胞在不同濃度NaCl溶液中體積和數(shù)量變化的實(shí)驗(yàn)中，觀測(cè)到在0.4%NaCl溶液中紅細(xì)胞的體積變大，數(shù)量減少，其原因是_____。基于上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，怎樣才能用紅細(xì)胞分離得到純度較高的細(xì)胞膜？_____

（3）在細(xì)胞分裂間期，線粒體的數(shù)目增多，其增多的方式有3種假設(shè)：Ⅰ．細(xì)胞利用磷脂、蛋白質(zhì)等重新合成；Ⅱ．細(xì)胞利用其他生物膜裝配形成；Ⅲ．線粒體分裂增殖形成。有人通過(guò)放射性標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，對(duì)上述假設(shè)進(jìn)行了探究，方法如下：首先將一種鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株（自身不能合成膽堿）在加有3H標(biāo)記的膽堿（磷脂的前體）培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后轉(zhuǎn)入另一種培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，定期取樣，檢測(cè)細(xì)胞中線粒體的放射性。結(jié)果如下：

標(biāo)記后細(xì)胞增殖的代數(shù)	1	2	3	4
測(cè)得的相對(duì)放射性	2.0	1.0	0.5	0.25

①實(shí)驗(yàn)中采用鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株的目的是_____。

②實(shí)驗(yàn)中所用的“另一種培養(yǎng)基”在配制成分上的要求是_____。

③通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，初步判斷3種假設(shè)中成立的是_____（在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中選擇）。

Answer 1

【答案】同位素示蹤（同位素標(biāo)記） 密度梯度離心 14N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA 半保留復(fù)制 紅細(xì)胞滲透吸水膨脹，且部分紅細(xì)胞破裂 將紅細(xì)胞置于蒸餾水中，細(xì)胞吸水漲破，然后進(jìn)行離心處理 排除細(xì)胞內(nèi)自身合成的膽堿對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾 成分與前一步驟的培養(yǎng)基相同，只是膽堿沒(méi)有3H標(biāo)記 Ⅲ

【解析】

1、解答此題需以題意“培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”為切入點(diǎn)，從圖示中提取關(guān)鍵信息：a、b、c管中的DNA密度由大到小依次為a＞b＞c．由此推知：a、b、c管中的DNA依次為：雙鏈均為15N標(biāo)記、一條鏈為15N與另一條鏈為14N標(biāo)記、雙鏈都為14N標(biāo)記，據(jù)此分析判斷。
2、細(xì)胞分裂間期，線粒體的數(shù)目增多，其增多的方式有3種假設(shè)：Ⅰ．細(xì)胞利用磷脂、蛋白質(zhì)等重新合成；Ⅱ．細(xì)胞利用其他生物膜裝配形成；Ⅲ．結(jié)構(gòu)乙分裂增殖形成；通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究線粒體數(shù)量增加的原因，根據(jù)表格所得結(jié)果分析線粒體可能是通過(guò)增殖使線粒體數(shù)量增加的。

（1）由題意“培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置”可知，本活動(dòng)運(yùn)用了同位素示蹤（同位素標(biāo)記）和密度梯度離心技術(shù)。分析圖示可知：a管中的DNA密度最大，表明該管中的大腸桿菌是在含15 NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的，其DNA都是15N﹣15N﹣DNA；b管中的DNA密度介于a、c管中的之間，表明該管中的大腸桿菌的DNA都是14N﹣15N﹣DNA；c管中的DNA密度一半介于a、c管中的之間，一半最小，表明該管中的大腸桿菌的DNA一半是14N﹣15N﹣DNA，一半是雙鏈都為14N﹣14N﹣DNA，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。

（2）紅細(xì)胞在不同濃度NaCl溶液中體積和數(shù)量變化的會(huì)發(fā)生變化，在0.4%NaCl溶液中紅細(xì)胞的體積變大，數(shù)量減少，說(shuō)明此時(shí)NaCl溶液的濃度小于紅細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的濃度，紅細(xì)胞滲透吸水膨脹，且部分紅細(xì)胞破裂。要用紅細(xì)胞分離得到純度較高的細(xì)胞膜需要將紅細(xì)胞置于蒸餾水中，細(xì)胞吸水漲破，然后進(jìn)行離心處理。

（3）已知在細(xì)胞分裂間期，結(jié)構(gòu)乙的數(shù)目增多，其增多的方式有3種假設(shè)：Ⅰ．細(xì)胞利用磷脂、蛋白質(zhì)等重新合成；Ⅱ．細(xì)胞利用其他生物膜裝配形成；Ⅲ．結(jié)構(gòu)乙分裂增殖形成。有人通過(guò)放射性標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，對(duì)上述假設(shè)進(jìn)行了探究：首先將一種鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株在加有3H標(biāo)記的膽堿（磷脂的前體）培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后轉(zhuǎn)入另一種培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，定期取樣，檢測(cè)細(xì)胞中結(jié)構(gòu)乙的放射性。

①與野生型相比，實(shí)驗(yàn)中所用鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株要加膽堿才能繁殖，說(shuō)明鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株的代謝特點(diǎn)是自身不能合成膽堿，所以采用鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株的目的是排除細(xì)胞內(nèi)自身合成的膽堿對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。

②實(shí)驗(yàn)中所用的“另一種培養(yǎng)基”與前一種培養(yǎng)基相比，能讓鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變株在其上培養(yǎng)，從結(jié)果來(lái)看檢測(cè)的是標(biāo)記后細(xì)胞增殖的代數(shù)與測(cè)得的相對(duì)放射性的關(guān)系，所以“另一種培養(yǎng)基“配制成分上的要求是成分與前一步驟的培養(yǎng)基相同，只是膽堿沒(méi)有3H標(biāo)記；

③表格結(jié)果顯示，隨著細(xì)胞增殖代數(shù)的增加，測(cè)得的細(xì)胞中線粒體的相對(duì)放射性成倍減少，初步判斷3種假設(shè)中成立的是“Ⅲ．結(jié)構(gòu)乙分裂增殖形成”。