IB生物DNA实验题全方位介绍 带你直击考点

DNA是IB生物的常考点，但是很多有关DNA 的题目都是由 IB 生物实验改编而来的，今天就给大家分享一些那些年由IB 生物中有关 DNA 的那些实验改编的题，感兴趣的同学们一起来看一下吧!

1.Griffith’s transformation experiment (1928)

故事的开始还要从1928年开始说起,一位叫做Griffith的科学家正在研究肺炎（Pneumonia），在此过程中他发现了两种不同的肺炎球菌，因为在显微镜下的形态有差异，一种称为R cells，另一种称为S cells，R代表rough，S代表smooth，Scells 因为能够分泌glycoprotein将自己包裹起来因此能够逃脱宿主免疫系统的侦查，进而感染宿主造成死亡，实验是在老鼠身上完成的，基本实验过程如下：

前三个实验平淡无奇，分别证明了，活的S cells 可以致病，活的Rcells不致病，heat-killed S cells 也不致病，这第三个实验也就说明了并非Scells 产生的某种化学物质导致肺炎，而必须是活的S cells 的存在才能导致肺炎。实验进行到这里就是普通科学研究者和伟大科学家的分水岭了，第四个实验中Griffith将heat-killed S cells和R cells 混合，从实验一三可知，两者都不导致疾病，但是见证奇迹的时刻来临了，当这两者被混合后注入老鼠体内，老鼠还是得了肺炎死了，并且从死的老鼠的体内提取出了活的Scells！

好了，这个时候下结论的时候来了，有两种可能的事件在老鼠体内发生了

种可能：living R cells 让heat-killed S cells 起死回生

第二种可能：Heat-killed S cells 让living Rcells 变成living S cells.

但凡还具备一定科学素养的同学都会选择第二种可能，那么问题来了，是什么进入到living Rcells 体内使其发生了根本性的变化呢？现在看来这个答案很简单，Scells的DNA进入到Rcells 使其具备了合成glycoprotein 保护膜的技能。这个过程叫做transformation(uptakeof naked DNA by prokaryotes), 因此这个实验被称为Griffith’stransformation experiment.

来看一道简单的题目热一下身

In Griffith's experiment _____.

A) S strain bacteria killed themice

B) R strain bacteria killed themice

C) heat-killed S strain bacteria killed the mice

D) a mixture of heat-killed S strain bacteria and R strain bacteria failed to kill the mice

答案为 A

2.Oswald Avery experiment (1944)

 1944年，同样伟大的科学家Avery，伙同他的同伴们决定一起搞清楚到底是Scells 中的什么物质导致了R cells的转变。当然了发现的过程是曲折的，比如说60摄氏度杀死的S cells可以转化R cells，但是80度处理过后的S cells 就不行了，这些问题一度都让科学家非常费解，现在大家可以思考下为什么不同温度会导致不同的实验结果呢？（提示：DNA双链间的hydrogen bond）。当时科学界都普遍认同是携带遗传信息的物质导致了transformation，但是遗传物质应该具备什么特征？

 特征大致可以概括为三点：一大分子，二多样性，三稳定性。只有大分子之间才会有组成上的不同，这种结构上的差异才可以用以储存遗传信息，细胞里当时已知的大分子有四大类即：carbohydrates，lipids，proteins 和nucleic acids。carbohydrates和lipids被首先排除在外，lipids的结构大家都熟悉，是由glycerol和fatty acids组成，是大分子中不属于polymer的，组成差异很小，而carbohydrates里的polysaccharide也很单调，主要的三种polysaccharide——starch，glycogen和cellulose的组成也很单调，都是由glucose组成的，也自然不存在所谓的多样性。

排除了carbohydrates和lipids以后，可能的物质就聚焦在了protein和两种nucleicacids——DNA 和RNA 上了。事实上，即使在Avery发表实验结果以后的一段时间里，依然有一些科学家固执的认为蛋白质才是遗传物质，毕竟20种不同的aminoacids所形成的蛋白质的多样性最能符合人们对于遗传多样性的期待。Avery将heat-killedS cells 分为三份，分别用DNase，RNase，Protease处理后再和living R cells 混合，

 实验结果如下：

只有在DNA被DNase降解的样品中没有观察到living S cells 的出现，也就是没有transformation的发生。这个实验设计用的是排除法，其实比较直观的方法是把protein，DNA，RNA提取出来分别混合，如果实验是这么操作的就一目了然了，不过提取完整的protein，DNA和RNA在实际操作中几乎是不可能的，破坏一个分子要比完整的提取出一个分子要简单的多。

3.HersheyChase experiment (1952)

距离Avery的实验又过了一段时间，科学界依然在争论DNA和protein谁才是遗传信息的携带者（RNA因为极其容易被降解已经失去了角逐遗传信息携带者光荣称号的机会）这里你不禁要问，上个实验难道不能让那些质疑的人们闭嘴么？当然不行啦，首先DNase本身就是protein，而且protease也没法助力破坏所有的蛋白一级结构，再加上不同温度处理S cells可能得到不同的结果这些因素都大大增加了不确定性。好了，是时候把DNA和protein放一起来一场对决了！如你所料，科学家把目标锁定在了bacteriophage上。bacteriophage，顾名思义，phage为吞的意思（想想phagocytes），bacteriophage即吃细菌的，这是一种只会感染特定细菌的病毒，全身上下除了DNA只有protein。

当bacteriophage要感染bacteria的时候，需要把遗传物质注射进入bacteria，以操纵bacteria合成和组装更多新的viruses，那么如何知道是DNA还是protein被注射进入bacteria里呢？hershey和chase用同位素分别标记了DNA和protein，由于phosphorus是DNA有protein没有的元素，而sulfur又恰恰是protein有DNA没有的元素，那么就分别做成了有S35标记和有P32标记的virus，让两种virus分别感染bacteria，然后震荡导致virus没有进入到bacteria的部分和bacteria分离，离心收集bacteria，发现只有在P32标记virus感染的细菌中能检测到同位素信号，那么结论在下面一目了然的示意图面前很容易得出，不过当年hersheychase并没有言之凿凿说DNA就是遗传物质，而是非常谨慎的排除了protein作为遗传物质的可能性。

4.Chargaff’s rule and Franklin’s x-ray diffraction photo (1950-1952)

正当证明DNA为遗传物质的实验开展的如火如荼的同时，研究DNA结构的科学家们也在英勇奋战着，Chargaff就是当中的一位，从战火连天的奥匈帝国背起行囊来到美国，在分析了多个来源的DNA样本后得出了两条结论，对DNA结构起重要影响作用的是Chargaff’s 定律，即A和T的含量，C和G的含量在所有双链DNA中大致相当。于此几乎同时RosalindFranklin利用x光衍射实验得到了一系列质量极高的照片，当中最著名的莫过于photo51。

5.Waston and Crick——DNA double helix model (1953)

上面的故事还没有讲完，当年Waston Crick怀揣LinusPaulin 关于DNA结构错误的paper来到King’scollege找Franklin和Wilkins合作，趁着Paulin还沉浸在自己错误的理论中没有发现的时候我们要抓紧把正确的DNA结构弄出来啊（这个时候距离Paulin距离他因为对chemcialbond的卓越贡献而获得诺贝尔化学奖只有两年时间，如果不是因为下面的意外，Paulin很有可能再获一次诺贝尔化学奖，当然了他在晚年又得了一次诺贝尔和平奖）。Waston对Frankilin说你不知道如何interpretthe data，让我来帮助你吧！RosalindFranklin作为一个追求完美的强势狮子座女性觉得异常愤怒，断然拒绝了合作的请求（当然了，这是Waston在自己《double helix》的书中记载的，引起了业界广泛的争议）。

Wastonand Crick又去找Wilkins，Wilkins非常之不谨慎的将著名的photo51给了Waston andCrick，直接导致后者的功成名就，1953年2月28日，Wastonand Crick 走进剑桥大学旁边的老鹰酒吧，第一次公开向外界宣布“我们破解了生命的秘密”。Eagles酒吧里至今悬挂着纪念DNA发现的铜牌，而下面那张铜牌上的字是为了纪念为发现DNA结构而在King'scollege辛勤工作过的Rosalind Franklin——“Her contribution wasnot fully recognized until much later”。三人于1962年获得诺贝尔医学奖，而此时距离RosalindFranklin的离世已经过去四年。

6. Meselson and Stahl experiment (1958)

Waston and Crick构建了DNA的双螺旋结构的同时也提出了DNA复制方式的假说——semi-conservative replication.

另外两个假说也同时被提出来，dispersive 假说是为了解决DNA的螺旋结构提出的，但是这种复制方式在生物上没有显著意义。那么焦点主要集中在是半保留复制还是全保留复制上。Meselson和Stahl将同位素标记运用到验证DNA复制方式上。N15 被用来标记nucleotide，那么在N15中生长多代的E.coli 的DNA都是含有N15的，而在N14中生长多代的E.coli的DNA都是含有N14的。含N15的DNA比含N14的DNA密度要高，在ultracentrifuge 中会处于不同的位置，原理这里不详细叙说，简单的说就是密度高的位置靠下，而密度低的位置靠上，那么复制一代以后的DNA如果符合半保留复制假说（semi-conservative replication），那么每一条DNA都有一条含N15的DNAstrand 和一条含N14的DNA strand组成，也就是所有的DNA的密度都应该介于N15和N14的中间位置，而如果是全保留复制（conservativereplication），则应该出现清晰的N15和N14的条带，分别代表了两条strands都含N15和两条strands都含N14的DNA分子。

 说完这些，让我们来看看题目们

In the experiments performed by Meselson and Stahl, E coli were grown for many generations in 15Nthen for one generation in 14N. What results for the DNA of the last generation showed that replication was semi-conservative?

A. Both strands containing only 15N

B. Both strands containing only 14N

C. One strand containing only 15N and one stand containing only 14N

D. Both strands containing a mixture of 15N and 14Nin equal amounts

答案为C

Which statement best describes why DNA replication is referred to as “semi-conservative”?

a. At each replication, each DNA molecule retains one strand intact and synthesizes the other strand from new material.

b. After one round of replication, half of the DNA contains the original material and half is made up of new material.

c. After two rounds of replication, all of the DNA contains a mixture of original and new material.

d. Within each strand, the number of purines equals the number of pyrimidines.

e. During replication, one strand acts as “leading” and the other as “lagging.”

这道题目的答案是A，B选项是最重要的干扰选项，halfof DNA 并不代表each strand of DNA，其实无论对于semi-conservative还是conservative replication，B选项都是对的，那么B选项也就不能准确的描述semi-conservativereplication。

如果你发现学习进度没有想象中的好把控；或者明明已经很努力了，涨分就是很慢，点击预约试听【IB同步培训班】，28门科目同步培训，TOK、IA、EE也能一站搞定。来自全球知名大学的IB导师与助教，将用强大的教研能力陪你，稳6升7。据统计，唯寻IB学员的平均分比全球平均分多了近10分！

更多IB课程复习攻略点击【IB生物数据分析题DBQ例题解析 看完你的GPA就有救啦】

【六大必考IB生物实验 实验过程和实验证据都帮你理好了】