Question

在生命科學研究領域，正確的思路和研究方法往往是科學家們取得成功的關鍵．同位素追蹤法所利用的放射性同位素一般是用于構成細胞化合物的重要元素，將它應用在生物學的研究中，為探明許多生命過程的奧秘起了很重要的作用．請回答：
（1）如果用含¹⁸O的水澆灌某盆栽植物，并將該盆栽植物置于光照下．過一段時間，在植物周圍的空氣中，含¹⁸O的氣態物質有

 

，這些物質分別是由

 

（生理過程）產生的．
（2）如果用含¹⁵N的蛋白質飼料飼養體內不含¹⁵N的大白鼠，在飼料適量的情況下，¹⁵N將首先出現在該動物細胞內的

 

（結構）上．
（3）為了證明噬菌體侵染細菌時，進入細菌的是噬菌體DNA，而不是它的蛋白質外殼，實驗室已制備好分別含³H、¹⁴C、¹⁵N、¹⁸O、³²P、³⁵S等6種放射性同位素的微生物培養基，請你選擇適當的培養基并完成以下關鍵性的實驗設計步驟：
①

 

．
②

 

．
③

 

．

Answer 1

考點：噬菌體侵染細菌實驗,蛋白質的合成——氨基酸脫水縮合,光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化

專題：

分析：有氧呼吸過程過程：
第一階段（在細胞質基質中）：C₆H₁₂O₆→2丙酮酸+2ATP+4[H]；        
第二階段（線粒體基質中）：2丙酮酸+6H₂O→6CO₂+20[H]+2ATP；
第三階段（線粒體內膜上）：24[H]+6O₂→12H₂O+34ATP．
光合作用過程：
（1）光反應：水的光解：2H₂O→4[H]+O₂；ATP的形成：ADP+Pi+能量→ATP．
（1）暗反應：CO₂固定：CO2+C₅→2C₃；C₃的還原：2C₃→（C H₂O）+C₅．
T₂噬菌體侵染細菌的實驗步驟：分別用³⁵S或³²P標記噬菌體→噬菌體與大腸桿菌混合培養→噬菌體侵染未被標記的細菌→在攪拌器中攪拌，然后離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質．

解答： 解：（1）含¹⁸O的水是光合作用和呼吸作用的原料，在有氧呼吸過程中，水參與第二階段的反應，生成CO₂；在光合作用過程中，水在光反應階段水解生成O₂；此外，含¹⁸O的水還會經蒸騰作用散發到空氣中．因此在植物周圍的空氣中，含¹⁸O的氣態物質有水、CO₂、O₂．
（2）蛋白質的合成場所是核糖體，因此¹⁵N將首先出現在該動物細胞內的核糖體上．
（3）為了證明噬菌體侵染細菌時，進入細菌的是噬菌體DNA，而不是它的蛋白質外殼，應該標記DNA和蛋白質的特征元素，即用³²P標記DNA，用³⁵S標記蛋白質外殼．
①由于噬菌體是病毒，不能在培養基上獨立生存，只有在活細胞中才能進行正常的生命活動．因此要標記噬菌體需要先標記細菌，即先將細菌分別在含³²P和³⁵S的培養基中培養．
②用噬菌體去分別侵染被³²P和³⁵S標記的細菌．
③用被³²P和³⁵S標記的噬菌體分別去侵染未被標記的細菌，一段時間后離心，分別檢測上清液和沉淀中的放射．
故答案為：
（1）水、CO₂、O₂     蒸騰作用、呼吸作用、光合作用
（2）核糖體
（3）①先將細菌分別在含³²P和³⁵S的培養基中培養
②用噬菌體去分別侵染被³²P和³⁵S標記的細菌
③用被³²P和³⁵S標記的噬菌體分別去侵染未被標記的細菌，一段時間后離心，分別檢測上清液和沉淀中的放射性

點評：本題考查光合作用和呼吸作用、細胞結構和功能、噬菌體侵染細菌的實驗，要求考生識記光合作用和呼吸作用過程，識記細胞結構和功能，掌握噬菌體侵染細菌實驗的過程，能運用所學的知識準確答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．