Question

10．1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题：

（1）³²P标记的某一个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，最后产生100个子代噬菌体．子代噬菌体的DNA含有的P元素为³¹P、³²P，其形成的噬菌体的比例为50：1．
（2）通过用含³²P和³⁵S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被³²P和³⁵S标记的大肠杆菌的方法分别获得被³²P和³⁵S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中DNA和蛋白质的位置变化．
（3）侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果．搅拌的目的是：将噬菌体和细菌分开，所以搅拌时间少于1min时，上清液中的放射性较低．实验结果表明当搅拌时间足够长以后，上清液中的³⁵S和³²P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌．图中“被侵染的细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来，否则细胞外³²P放射性会增高．

Answer 1

分析 赫尔希和蔡斯在做噬菌体侵染细菌的过程中，利用了同位素标记法，用³²P和³⁵S分别标记的噬菌体的DNA和蛋白质．噬菌体在细菌内繁殖的过程为：吸附→注入→合成→组装→释放．
分析曲线图：细菌的感染率为100%；上清液³⁵S先增大后保持在80%，说明有20%的噬菌体没有与细菌脱离，仍然附着在细菌外面，离心后随细菌一起沉淀了；上清液中³²P先增大后保持在30%左右，说明有30%的噬菌体没有侵染细菌，离心后位于上清液．

解答 解：（1）³²P标记的某一个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，最后产生100个子代噬菌体．由于半保留复制，最初被标记的两条链只参与形成两个DNA分子，100个子代噬菌体中，只有两个是含有标记链的．因此子代噬菌体的DNA含有的P元素为³¹P、³²P，其形成的噬菌体的比例为100：2=50：1．
（2）赫尔希和蔡斯在实验时，由于噬菌体不能直接生活在培养基中，因此用含³²P和³⁵S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被³²P和³⁵S标记的大肠杆菌的方法分别获得被³²P和³⁵S标记的噬菌体．其中³²P表示噬菌体的DNA，³⁵S标记的噬菌体的蛋白质，从而追踪在侵染过程中DNA和蛋白质的位置变化．
（3）搅拌的目的是将噬菌体和细菌分开，所以搅拌时间过短时，含有放射性的蛋白质外壳就会留在细菌表面留在沉淀物中，从而使得上清液中的放射性较低．由于³²P表示噬菌体的DNA，³⁵S标记的噬菌体的蛋白质，实验结果表明当搅拌时间足够长以后，上清液中的³⁵S和³²P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明 DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌．图中“被浸染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来，否则细胞外³²P放射性会增高．
故答案为：
（1）³¹P、³²P        50：1（或³²P、³¹P；1：50）
（2）用含³²P和³⁵S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被³²P和³⁵S标记的大肠杆菌    　   DNA和蛋白质的位置
（3）将噬菌体和细菌分开； 　较低          DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌        细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来     　  ³²P

点评 本题综合考查噬菌体侵染大肠杆菌实验的相关知识，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力；熟练掌握该实验的实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用．