Question

【題目】同位素標記法在遺傳學的研究中發揮了重要作用。請根據所學知識回答：

（1）現提供3H標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運，應選擇__________；若要驗證抗體合成所需的直接模板，應選擇______________________。

（2）為探究T2噬菌體的遺傳物質，用放射性同位素標記的T2噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，經短時間保溫培養、攪拌離心，檢測到上清液中的放射性很低。此組實驗標記的元素是_______________，離心的目的是______________。

（3）科學家將15N標記的DNA分子（15N/15N-DNA)放到l4N的培養液中培養，讓其復制三次。將親代DNA和每次復制產物置于試管進行離心，結果如圖。其中代表復制兩次后的分層結果是__________(填字母)，理由是_____________。

Answer 1

【答案】 3H標記的亮氨酸 3H標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復制方式為半保留復制，15N/15N-DNA分子復制兩次后，子代中1/2 為15N/14N-DNA，1/2為14N/14N-DNA，離心結果與c相符

【解析】試題分析：本題綜合考查了同位素標記法在遺傳學中的應用的相關知識，涉及到遺傳的物質基礎、基因的表達和DNA的復制等知識。射性同位素標記法是利用放射性元素作為示蹤劑對研究對象進行標記的微量分析方法，也是高中生物實驗中常用的一種實驗方法，即把放射性同位素的原子摻入到其他物質中去，讓它們一起運動、遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里了，是怎樣分布的。以研究生物相應的生理過程。一般常用的放射性元素有：15N、3H、35S、32P、14C、18O等，在實驗時應根據實驗的目的來選擇好被標記的元素。

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

（2）噬菌體侵染細菌的實驗分兩組，一組噬菌體用35S對其蛋白質外殼進行標記，另一組用32P對噬菌體的核酸進行標記。噬菌體在侵染細菌時，只是把遺傳物質DNA注入細菌，因此如果標記的是蛋白質，則上清液放射性高，沉淀物放射性很低；如果標記的是DNA，則上清液放射性很低，沉淀物放射性高。綜上所述，標記的是DNA，即DNA中的P元素。此實驗過程中，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分子的復制是半保留復制，一個用15N標記的DNA在14N的培養基上培養，復制一次后，每個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應圖中的b，復制二次后，產生4個DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子為2個，只含14N的DNA分子為2個，離心后全部位于中間層對應圖中的c；復制三次后，產生8個DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子為2個，只含14N的DNA分子為6個，離心后全部位于中間層對應圖中的d。