Question

10．为确定遗传信息从DNA传递给蛋白质的中间载体，科学家们做了如下研究．
（1）依据真核细胞中DNA（或“基因”）位于细胞核内，而蛋白质合成在核糖体上这一事实，科学家推测存在某种“信使”分子，能将遗传信息从细胞核携带到细胞质中．
（2）对于“信使”有两种不同假说．假说一：核糖体RNA可能就是信息的载体；
假说二：另有一种RNA（称为mRNA）作为遗传信息传递的信使．若假说一成立，则细胞内应该有许多不同（填“相同”或“不同”）的核糖体．若假说二成立，则mRNA应该与细胞内原有的核糖体结合，并指导蛋白质合成．
（3）研究发现噬菌体侵染细菌后，细菌的蛋白质合成立即停止，转而合成噬菌体的蛋白质，在此过程中，细菌细胞内合成了新的噬菌体RNA．为确定新合成的噬菌体RNA是否为“信使”，科学家们进一步实验．
①¹⁵NH₄Cl和¹³C-葡萄糖作为培养基中的氮源和碳源来培养细菌，细菌利用它们合成蛋白质和核酸等生物大分子．经过若干代培养后，获得具有“重”核糖体的“重”细菌．
②将这些“重”细菌转移到含¹⁴NH₄Cl和¹²C-葡萄糖的培养基上培养，用噬菌体侵染这些细菌，该培养基中加入³²P标记的尿嘧啶核糖核苷酸为作为原料，以标记所有新合成的噬菌体RNA．
③将上述被侵染后裂解的细菌进行密度梯度离心，结果如图所示．由图可知，大肠杆菌被侵染后没有合成（填“合成了”或“没有合成”）新的核糖体，这一结果否定假说一．³²P标记仅出现在离心管的底部，说明新合成的噬菌体RNA与“重”核糖体相结合，为假说二提供了证据．

（4）若要证明新合成的噬菌体RNA为“信使”，还需要进行两组实验，请选择下列序号填入表格．
①将新合成的噬菌体RNA与细菌DNA混合    ②将新合成的噬菌体RNA与噬菌体DNA混合    
③出现DNA-RNA杂交现象    ④不出现DNA-RNA杂交现象

组别	实验处理	预期结果
1	②	③
2	①	④

Answer 1

分析 基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个重要的过程，其中转录主要发生细胞核中，而翻译发生在细胞质的核糖体上，这就涉及遗传信息如何从细胞核传递到细胞质的问题，本题就该问题展开讨论和进行实验验证．

解答 解：（1）蛋白质是基因控制合成的，而真核细胞中基因位于细胞核内，蛋白质合成在核糖体上，科学家据此推测存在某种“信使”分子，能将遗传信息从细胞核携带到细胞质中．
（2）对于“信使”有两种不同假说．假说一：核糖体RNA可能就是信息的载体；假说二：另有一种RNA（称为mRNA）作为遗传信息传递的信使．不同基因的遗传信息不同，若假说一成立，则细胞内应该有许多不同的核糖体．若假说二成立，则mRNA应该与细胞内原有的核糖体结合，并指导蛋白质合成．
（3）①¹⁵NH₄Cl作为培养基中的氮源；细菌利用碳源和氮源来合成蛋白质、核酸等生物大分子．经过若干代培养后，获得具有“重”核糖体的“重”细菌．
②核糖体核苷酸特有的碱基是尿嘧啶，因此应用³²P标记的尿嘧啶核糖核苷酸为作为原料．
③将上述被侵染后裂解的细菌进行密度梯度离心，结果均为“重”核糖体，说明大肠杆菌被侵染后，没有合成新的核糖体，这一结果否定假说一．³²P标记仅出现在离心管的底部，说明新合成的噬菌体RNA与“重”核糖体相结合，为假说二提供了证据．
（4）要证明新合成的噬菌体RNA为“信使”，还需要进行两组实验，即将新合成的噬菌体RNA分别与细菌DNA、噬菌体DNA混合，观察是否有杂交带．若新合成的噬菌体RNA为“信使”，则新合成的噬菌体RNA与噬菌体DNA混合后有杂交带形成，与细菌DNA混合后没有杂交带形成．具体如下表：
①将新合成的噬菌体RNA与细菌DNA混合②将新合成的噬菌体RNA与噬菌体DNA混合③出现DNA-RNA杂交现象④不出现DNA-RNA杂交现象．

组别	实验处理	预期结果
1	②	③
2	①	④

故答案为：
（1）DNA（或“基因”）
（2）不同   核糖体
（3）①氮源   蛋白质和核酸
②尿嘧啶
③没有合成   底部   新合成的噬菌体RNA
（4）如下表

组别	实验处理	预期结果
1	②	③
2	①	④

点评 本题考查噬菌体侵染细菌实验、遗传信息的转录和翻译、微生物的培养等知识，要求考生识记噬菌体侵染细菌的具体过程；识记遗传信息转录和翻译的具体过程；能根据实验假设或实验目的，完善实验步骤，并预测实验结论，有一定难度．