Question

【題目】同位素標(biāo)記法在遺傳學(xué)的研究中發(fā)揮了重要作用。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答：

（1）現(xiàn)提供3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸以及亮氨酸，若要研究抗體的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)，應(yīng)選擇__________；若要驗(yàn)證抗體合成所需的直接模板，應(yīng)選擇______________________。

（2）為探究T2噬菌體的遺傳物質(zhì)，用放射性同位素標(biāo)記的T2噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，經(jīng)短時(shí)間保溫培養(yǎng)、攪拌離心，檢測(cè)到上清液中的放射性很低。此組實(shí)驗(yàn)標(biāo)記的元素是_______________，離心的目的是______________。

（3）科學(xué)家將15N標(biāo)記的DNA分子（15N/15N-DNA)放到l4N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，讓其復(fù)制三次。將親代DNA和每次復(fù)制產(chǎn)物置于試管進(jìn)行離心，結(jié)果如圖。其中代表復(fù)制兩次后的分層結(jié)果是__________(填字母)，理由是_____________。

Answer 1

【答案】 3H標(biāo)記的亮氨酸 3H標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸 P 讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，沉淀物中留下被感染的大腸桿菌 c DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，15N/15N-DNA分子復(fù)制兩次后，子代中1/2 為15N/14N-DNA，1/2為14N/14N-DNA，離心結(jié)果與c相符

【解析】試題分析：本題綜合考查了同位素標(biāo)記法在遺傳學(xué)中的應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)，涉及到遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、基因的表達(dá)和DNA的復(fù)制等知識(shí)。射性同位素標(biāo)記法是利用放射性元素作為示蹤劑對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記的微量分析方法，也是高中生物實(shí)驗(yàn)中常用的一種實(shí)驗(yàn)方法，即把放射性同位素的原子摻入到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運(yùn)動(dòng)、遷移，再用放射性探測(cè)儀器進(jìn)行追蹤，就可知道放射性原子通過什么路徑，運(yùn)動(dòng)到哪里了，是怎樣分布的。以研究生物相應(yīng)的生理過程。一般常用的放射性元素有：15N、3H、35S、32P、14C、18O等，在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的來選擇好被標(biāo)記的元素。

（1）抗體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其基本組成單位是氨基酸，因此若要研究抗體的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)，應(yīng)選擇3H標(biāo)記的亮氨酸；抗體是蛋白質(zhì)，其合成的直接模板是mRNA，若要驗(yàn)證抗體合成所需的直接模板，應(yīng)選擇3H標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸。

（2）噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)分兩組，一組噬菌體用35S對(duì)其蛋白質(zhì)外殼進(jìn)行標(biāo)記，另一組用32P對(duì)噬菌體的核酸進(jìn)行標(biāo)記。噬菌體在侵染細(xì)菌時(shí)，只是把遺傳物質(zhì)DNA注入細(xì)菌，因此如果標(biāo)記的是蛋白質(zhì)，則上清液放射性高，沉淀物放射性很低；如果標(biāo)記的是DNA，則上清液放射性很低，沉淀物放射性高。綜上所述，標(biāo)記的是DNA，即DNA中的P元素。此實(shí)驗(yàn)過程中，離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。

（3）由于DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制，一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA在14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制一次后，每個(gè)DNA分子的一條鏈含15N，一條鏈含14N，離心后全部位于中間層對(duì)應(yīng)圖中的b，復(fù)制二次后，產(chǎn)生4個(gè)DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子為2個(gè)，只含14N的DNA分子為2個(gè)，離心后全部位于中間層對(duì)應(yīng)圖中的c；復(fù)制三次后，產(chǎn)生8個(gè)DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子為2個(gè)，只含14N的DNA分子為6個(gè)，離心后全部位于中間層對(duì)應(yīng)圖中的d。