Question

20．正常情况下细胞内可以自主合成组成核酸的核糖核苷酸和脱氧核苷酸，某细胞系由于发生基因突变而不能自主合成，必须从培养基中摄取．
为验证“DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸”，现提供如下实验材料，请你完成实验方案．
（1）实验材料：突变细胞系、基本培养基、¹²C-核糖核苷酸、¹⁴C-核糖核苷酸、¹²C-脱氧核苷酸、¹⁴C-脱氧核苷酸、细胞放射性检测技术等．
（2）实验步骤：第一步：取基本培养基若干，随机分成两组，分别编号为甲组和乙组．
第二步：在甲组培养基中加入适量的¹²C-核糖核苷酸和 ¹⁴C-脱氧核苷酸；在乙组培养基中加入等量的¹⁴C核糖核苷酸和¹²C脱氧核苷酸．
第三步：在甲、乙两组培养基中分别接种等量的突变细胞系，在 5%CO₂ 恒温培养箱中培养一段时间，使细胞增殖． 第四步：分别取出甲、乙两组培养基中的细胞，检测细胞中出现放射性的部位．
（3）预期结果：甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质．
（4）实验结论：DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸．

Answer 1

分析 DNA复制时间：有丝分裂和减数分裂间期
DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和连结酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）
DNA复制过程：边解旋边复制．　
DNA复制特点：半保留复制．
DNA复制结果：一条DNA复制出两条DNA．
DNA复制意义：通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，使前后代保持一定的连续性．

解答 解：（2）根据生物实验需要遵循对照原则和控制单一变量原则，可进行如下实验：
实验步骤：
第一步：编号．取基本培养基两个，编号为甲、乙，两组之间进行对照．
第二步：设置对比实验．在培养基甲中加入适量的¹²C-核糖核苷酸和¹⁴C-脱氧核苷酸；在培养基乙中加入等量的¹⁴C-核糖核苷酸和¹²C-脱氧核苷酸．
第三步：培养．在甲、乙培养基中分别接种等量的突变细胞系，放到适宜的相同环境中培养一段时间，让细胞增殖．
第四步：观察、检测．分别取出培养基甲、乙中的细胞，用放射性探测显微仪探测观察细胞核和细胞质的放射性强弱．
（3）预期结果：
由于DNA主要分布在细胞核中，而RNA主要分布在细胞质中，所以甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质
（4）实验结论：
DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸．
故答案为：
（2）第二步：等量的¹⁴C核糖核苷酸和¹²C脱氧核苷酸
第三步：等量的突变细胞系
（3）甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质
（4）DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸

点评 本题考查DNA分子复制的实验设计，要求学生掌握DNA分子复制的过程，理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用；并对实验现象和结果进行解释、分析、处理．