Question

【題目】對下列生物學實驗結果進行分析與討論：

（1）某研究小組進行“探究DNA的復制過程”的活動，結果如圖所示。其中培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl．a、b、c表示離心管編號，條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置。

（1）本活動運用了_____和_____技術。c管的結果表明該管中的大腸桿菌的DNA是_____（填“15N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA”或“14N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA”或“14N﹣15N﹣DNA、15N﹣15N﹣DNA”），實驗結果說明DNA的復制方式是_____。

（2）在研究人紅細胞在不同濃度NaCl溶液中體積和數量變化的實驗中，觀測到在0.4%NaCl溶液中紅細胞的體積變大，數量減少，其原因是_____�；�于上述實驗現象，怎樣才能用紅細胞分離得到純度較高的細胞膜？_____

（3）在細胞分裂間期，線粒體的數目增多，其增多的方式有3種假設：Ⅰ．細胞利用磷脂、蛋白質等重新合成；Ⅱ．細胞利用其他生物膜裝配形成；Ⅲ．線粒體分裂增殖形成。有人通過放射性標記實驗，對上述假設進行了探究，方法如下：首先將一種鏈孢霉營養(yǎng)缺陷型突變株（自身不能合成膽堿）在加有3H標記的膽堿（磷脂的前體）培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后轉入另一種培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，定期取樣，檢測細胞中線粒體的放射性。結果如下：

標記后細胞增殖的代數	1	2	3	4
測得的相對放射性	2.0	1.0	0.5	0.25

①實驗中采用鏈孢霉營養(yǎng)缺陷型突變株的目的是_____。

②實驗中所用的“另一種培養(yǎng)基”在配制成分上的要求是_____。

③通過上述實驗，初步判斷3種假設中成立的是_____（在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中選擇）。

Answer 1

【答案】同位素示蹤（同位素標記） 密度梯度離心 14N﹣15N﹣DNA、14N﹣14N﹣DNA 半保留復制 紅細胞滲透吸水膨脹，且部分紅細胞破裂 將紅細胞置于蒸餾水中，細胞吸水漲破，然后進行離心處理 排除細胞內自身合成的膽堿對實驗的干擾 成分與前一步驟的培養(yǎng)基相同，只是膽堿沒有3H標記 Ⅲ

【解析】

1、解答此題需以題意“培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”為切入點，從圖示中提取關鍵信息：a、b、c管中的DNA密度由大到小依次為a＞b＞c．由此推知：a、b、c管中的DNA依次為：雙鏈均為15N標記、一條鏈為15N與另一條鏈為14N標記、雙鏈都為14N標記，據此分析判斷。
2、細胞分裂間期，線粒體的數目增多，其增多的方式有3種假設：Ⅰ．細胞利用磷脂、蛋白質等重新合成；Ⅱ．細胞利用其他生物膜裝配形成；Ⅲ．結構乙分裂增殖形成；通過設計實驗來探究線粒體數量增加的原因，根據表格所得結果分析線粒體可能是通過增殖使線粒體數量增加的。

（1）由題意“培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置”可知，本活動運用了同位素示蹤（同位素標記）和密度梯度離心技術。分析圖示可知：a管中的DNA密度最大，表明該管中的大腸桿菌是在含15 NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的，其DNA都是15N﹣15N﹣DNA；b管中的DNA密度介于a、c管中的之間，表明該管中的大腸桿菌的DNA都是14N﹣15N﹣DNA；c管中的DNA密度一半介于a、c管中的之間，一半最小，表明該管中的大腸桿菌的DNA一半是14N﹣15N﹣DNA，一半是雙鏈都為14N﹣14N﹣DNA，分析實驗結果說明DNA的復制方式是半保留復制。

（2）紅細胞在不同濃度NaCl溶液中體積和數量變化的會發(fā)生變化，在0.4%NaCl溶液中紅細胞的體積變大，數量減少，說明此時NaCl溶液的濃度小于紅細胞細胞質的濃度，紅細胞滲透吸水膨脹，且部分紅細胞破裂。要用紅細胞分離得到純度較高的細胞膜需要將紅細胞置于蒸餾水中，細胞吸水漲破，然后進行離心處理。

（3）已知在細胞分裂間期，結構乙的數目增多，其增多的方式有3種假設：Ⅰ．細胞利用磷脂、蛋白質等重新合成；Ⅱ．細胞利用其他生物膜裝配形成；Ⅲ．結構乙分裂增殖形成。有人通過放射性標記實驗，對上述假設進行了探究：首先將一種鏈孢霉營養(yǎng)缺陷型突變株在加有3H標記的膽堿（磷脂的前體）培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后轉入另一種培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，定期取樣，檢測細胞中結構乙的放射性。

①與野生型相比，實驗中所用鏈孢霉營養(yǎng)缺陷型突變株要加膽堿才能繁殖，說明鏈孢霉營養(yǎng)缺陷型突變株的代謝特點是自身不能合成膽堿，所以采用鏈孢霉營養(yǎng)缺陷型突變株的目的是排除細胞內自身合成的膽堿對實驗的干擾。

②實驗中所用的“另一種培養(yǎng)基”與前一種培養(yǎng)基相比，能讓鏈孢霉營養(yǎng)缺陷型突變株在其上培養(yǎng)，從結果來看檢測的是標記后細胞增殖的代數與測得的相對放射性的關系，所以“另一種培養(yǎng)基“配制成分上的要求是成分與前一步驟的培養(yǎng)基相同，只是膽堿沒有3H標記；

③表格結果顯示，隨著細胞增殖代數的增加，測得的細胞中線粒體的相對放射性成倍減少，初步判斷3種假設中成立的是“Ⅲ．結構乙分裂增殖形成”。