Question

5．在遺傳物質的科學探究中，格里菲思的肺炎球菌體內轉化實驗說明加熱殺死的S型球菌可以使R型球菌發生轉化，但不能證明轉化因子（遺傳物質）是DNA，艾弗里等人的肺炎球菌轉化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染大腸桿菌的實驗都證明了DNA是遺傳物質．請分析回答這些科學家實驗中的相關問題：
（1）艾弗里和赫爾希與蔡斯這兩個實驗在設計思路上的共同點有設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應．
（2）艾弗里和同事的實驗中能說明S型球菌的DNA是轉化因子的一組對照實驗是③和④．

實驗組號	接種菌型	加入S型球菌物質	培養皿長菌情況
①	R	蛋白質	R型
②	R	莢膜多糖	R型
③	R	DNA	R型和S型
④	R	經DNA酶處理的DNA	R型

（3）赫爾希和蔡斯采用放射性同位素示蹤技術首先用分別含有³²P和³⁵S的培養基培養獲得分別含有³²P和³⁵S的大腸桿菌，再用它們分別培養獲得分別含有³²P和³⁵S的T₂噬菌體．
（4）兩組侵染實驗，一段時間后都需要用攪拌機攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液、沉淀物中的放射性．攪拌的目的是將T₂噬菌體和大腸桿菌分離．用³²P標記的T₂噬菌體侵染大腸桿菌的實驗組，如果保溫培養時間過長，在攪拌離心后上清液也會出現較強的放射性，原因是被侵染的大腸桿菌裂解，子代T₂噬菌體被釋放出來．

Answer 1

分析 1、R型和S型肺炎雙球菌的區別是前者沒有莢膜（菌落表現粗糙），后者有莢膜（菌落表現光滑）．由肺炎雙球菌轉化實驗可知，只有S型菌有毒，會導致小鼠死亡，S型菌的DNA才會是R型菌轉化為S型菌．肺炎雙球菌體內轉化實驗：R型細菌→小鼠→存活；S型細菌→小鼠→死亡；加熱殺死的S型細菌→小鼠→存活；加熱殺死的S型細菌+R型細菌→小鼠→死亡．
2、噬菌體侵染細菌的過程：吸附→注入（注入噬菌體的DNA）→合成（控制者：噬菌體的DNA；原料：細菌的化學成分）→組裝→釋放．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）艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗證明DNA是遺傳物質的關鍵是：設法將DNA與其他物質分開，單獨地、直接地觀察各自的效應．
（2）由①、②、③組相比較可知DNA是S型細菌的轉化因子，再通過④組可進一步證明DNA是S型細菌的轉化因子，蛋白質、多糖以及DNA水解產物都不是S型細菌的轉化因子；③和④形成對照，也能說明DNA是S型菌的轉化因子．
（3）由于T₂噬菌體屬于病毒，沒有細胞結構，不能在培養基中直接培養．要用³²P和³⁵S分別標記噬菌體的DNA和蛋白質，必需先在分別含有放射性同位素³⁵S和放射性同位素³²P的培養基中培養大腸桿菌，再用上述大腸桿菌培養T₂噬菌體，從而得到³²P和³⁵S分別標記的T₂噬菌體．
（4）在實驗中，攪拌的目的是將吸附在大腸桿菌上的T₂噬菌體和大腸桿菌分離．用³²P標記的T₂噬菌體侵染大腸桿菌的實驗組，如果保溫培養時間過長，被侵染的大腸桿菌裂解，子代T₂噬菌體被釋放出來，導致在攪拌離心后上清液也會出現較強的放射性．
故答案為：
（1）設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應
（2）③和④
（3）大腸桿菌    T₂噬菌體
（4）將T₂噬菌體和大腸桿菌分離  被侵染的大腸桿菌裂解，子代T₂噬菌體被釋放出來

點評 本題結合實驗表格，考查肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的相關知識，意在考查學生的識記能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題和解決問題的能力．