高中生物科学探究的过程和方法综合题

( 6 分）经过许多科学家的不懈努力，遗传物质之谜终于被破解，请回答下列相关问题。

（1）1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究肺炎双球菌是如何使人患肺炎的，他用两种不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠，过程如图所示。从第一、二、三组的对照实验可知：只有 S 型活细菌才能使小鼠死亡，在本实验中若第四组为实验组，则对照组是第一组和第      组。
（2）1944年，艾弗里等人在格里菲思实验的基础上将 S 型细菌中的各种物质进行了         和提纯，通过一系列严密的科学实验，证明        是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
（3）1953年，沃森和克里克提出 DNA 分子的立体结构是由两条链反向平行盘旋成的双螺旋结构， DNA 分子中        和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排在内侧。
（4）DNA复制的方式是        复制。若一个 DNA 分子有 100 个碱基对，腺嘌呤占碱基总数的 20 %，如果连续复制 2 次，则需要游离的胞嘧啶是      个。

英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验：

	第1组	第2组	第3组	第4组
实验处理	注射活的R型菌	注射活的S型菌	注射加热杀死 的S型菌	注射活的R型菌与加热杀死的S型菌
实验现象	小鼠不死亡	小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌	小鼠不死亡	小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌

（1）将第4组实验结果与第1、2、3组实验结果对比分析可知，这些S型活细菌是在的作用下由           转化而成的。
（2）为证实哪种物质促进了这一转化过程，艾弗里设计了肺炎双球菌的体外转化实验：首先从          型菌中提取分离出DNA、蛋白质、多糖等物质，然后将它们分别与           混合，进行培养，观察哪一组能分离出活的S型菌。实验结果只有加入DNA的一组实验中出现了活的S型菌，说明           。

人类对遗传物质作用机理的探索经历了漫长的过程。1958年，Crick提出如下观点：核糖体RNA是“信使”——不同核糖体RNA编码不同的蛋白质，简称“一个核糖体一种蛋白质”。1961年，Jacob和Brenner对这个观点进行探究，实验过程如图。请回答下列问题：

（1）Brenner实验的目的是              。
（2）步骤①中含¹⁵N的重核糖体被标记的物质是    ，若步骤④核糖体上出现放射性，说明该核糖体正在            。
（3）已知噬菌体侵染细菌后，细菌的蛋白质合成立即停止，转而合成噬菌体的蛋白质。若核糖体RNA是“信使”，则实验结果是：轻核糖体有放射性，重核糖体无放射性。若核糖体RNA不是“信使”，则实验结果是                    。最终实验结果证明核糖体RNA不是“信使”。
（4）除核糖体RNA外，细胞中RNA种类还有        。 合成RNA的过程需要的条件有           (至少写3个)。

人类对遗传的认知逐步深入：
（1）在孟德尔豌豆杂交实验中，纯合的黄色圆粒（YYRR）与绿色皱粒（yyrr）的豌豆杂交，若将F₂中黄色皱粒豌豆自交，其子代中表现型为绿色皱粒的个体占        。进一步研究发现r基因的碱基序列比R基因多了800个碱基对，但r基因编码的蛋白质（无酶活性）比R基因编码的淀粉支酶少了末端61个氨基酸，推测r基因转录的mRNA提前出现       。
试从基因表达的角度，解释在孟德尔“一对相对性状的杂交实验”中，所观察的7种性状的F₁中显性性状得以体现，隐性性状不体现的原因是        。
（2）摩尔根用灰身长翅（BBVV）与黑身残翅（bbvv）的果蝇杂交，将F₁中雌果蝇与黑身残翅雄果蝇进行测交，子代出现四种表现型，比例不为1∶1∶1∶1，说明F₁中雌果蝇产生了         种配子。实验结果不符合自由组合定律，原因是F₁ 在减数分裂产生配子时发生了          。
（3）格里菲思用于转化实验的肺炎双球菌中，S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型菌是由SⅡ型突变产生。利用加热杀死的SⅢ与R型菌混合培养，出现了S型菌，有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生，但该实验中出现的S型菌全为         ，否定了这种说法。
（4）沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，该模型用      解释DNA分子的多样性。

下列是遗传学方面的相关问题，请回答。
（1）在格里菲斯的肺炎双球菌实验中，将S型细菌加热杀死的过程中，其蛋白质变性失活，用双缩脲试剂检验               （能/不能）呈现紫色；但是S型细菌加热杀死的过程中，其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性，这体现了DNA分子结构的              性。
（2）视网膜色素变性病是一种单基因遗传病，是影响人类健康的重要因素之一。
①为确定其遗传方式，请用小鼠进行杂交实验，根据实验结果与结论完成以下内容。
实验材料：选择亲本为                                          小鼠杂交；杂交方法：                       。
实验结果：子一代表现型均正常；结论：遗传方式为常染色体上隐性遗传。
②现有一遗传病家庭，女儿患病，其父母和弟弟的表现型均正常。母亲的基因型是        （用A、a表示）；若弟弟与人群中表现型正常的女性结婚，其子女患病的概率是           （假设人群中携带者的概率约2/65。结果用分数表示）。在人群中男女患该病的概率相等，原因是男性在形成生殖细胞时                自由组合。
③视网膜色素变性病也有发生在X染色体上的隐性遗传，若用荧光分子标记法检测，女性患者体细胞在有丝分裂中期有      个荧光点。
Ⅱ．试管婴儿技术是指采用人工方法将卵子与精子从人体内取出并在体外受精，发育成胚胎后，再移植回母体子宫内，以达到受孕目的的一种技术。
（1）顺利受精必须满足的两个条件：一是来自父方的精子要进行获能处理，二是来自母方的卵母细胞要                才能受精。
（2）                   （填生物技术）是培育试管婴儿的最后一道工序。一般来说，该技术操作比较适合的时期是                         ，若在该时期用胚胎分割技术是获得双胞胎时，必须注意要将                   均等分割。

赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了噬菌体侵染细菌的实验，请回答：
（1）他们先在分别含有³⁵S和³²P的培养基中培养细菌，再用噬菌体去侵染该细菌。
（2）他们设计了两组实验，一组实验是用³⁵S标记的T₂噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过保温、搅拌、离心等步骤后，发现离心管的上清液中放射性很________，而沉淀物中的放射性很________，该实验结果说明________________________________。
（3）他们设计的另一组实验是用³²P标记的T₂噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过保温、搅拌、离心等步骤后，发现离心管的上清液中放射性很________，而沉淀物中的放射性很________，该实验结果说明________________________。
（4）与艾弗里的实验相比，本实验能充分证明________________，因为在本实验中________________。

(7分)请回答以下与肺炎双球菌转化实验相关的问题:
(1)格里菲思的实验中最关键的一组是如何设计的?  。其他组所起的作用是    。
(2)艾弗里设计实验的思路是什么?     。
(3)格里菲思设计的实验,除教材中的四组以外,他还设计了一组:将加热后杀死的S型细菌和加热后杀死的R型细菌混合后注射到小鼠体内→小鼠不死亡;而艾弗里设计的实验中,有一个关键的对照组:S型细菌的DNA+DNA酶→R型细菌的培养基→R型细菌。结合两位科学家的实验,可以得出的结论是:①R型细菌转变成S型细菌的条件是    。②R型细菌转化成S型细菌的遗传学原理是  。
(4)R型细菌因为无荚膜,容易形成 “感受态”细胞,故可以接受S型细菌的DNA。那么,如果让加热后杀死的R型细菌和S型细菌混合,S型细菌能发生转化吗?为什么?

某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验。回答下列问题：
（1）材料用具：该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及等渗生理盐水、注射器等。
（2）实验步骤：
①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。
②补充完整下表，并将配制溶液分别注射入小白鼠体内。

组别	A	B	C	D
注射 溶液	该病毒核酸 提取物和 RNA酶	该病毒核酸 提取物和 ___________	该病毒核酸 提取物	__________________

③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。
（3）结果预测及结论：
①A、C组发病，___________，说明DNA是该病毒的遗传物质；
②                        ，说明_______________________。
（4）从注射的物质看，该探究实验所依据的生物学原理是                ；从实验现象预测和相关判断看，该实验依据的生物学原理是                     。
（5）若该病毒的遗物物质为DNA，则其彻底水解产物有           种。

人类对遗传的认知逐步深入：
（1）在孟德尔豌豆杂交实验中，纯合的黄色圆粒（YYRR）与绿色皱粒（yyrr）的豌豆杂交，若将F₂中黄色皱粒豌豆自交，其子代中表现型为绿色皱粒的个体占      。进一步研究发现r基因的碱基序列比R基因多了800个碱基对，但r基因编码的蛋白质（无酶活性）比R基因编码的淀粉支酶少了末端61个氨基酸，推测r基因转录的mRNA提前出现      。
（2）摩尔根用灰身长翅（BBVV）与黑身残翅（bbvv）的果蝇杂交，将F₁中雌果蝇与黑身残翅雄果蝇进行测交，子代出现四种表现型，比例不为1∶1∶1∶1，说明F₁中雌果蝇产生了       种配子。实验结果不符合自由组合定律，原因是这两对等位基因不满足该定律“    ”这一基本条件。
（3）格里菲思用于转化实验的肺炎双球菌中，S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型菌是由SⅡ型突变产生。利用加热杀死的SⅢ与R型菌混合培养，出现了S型菌，有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生，但该实验中出现的S型菌全为        ，否定了这种说法。
（4）沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，该模型用     解释DNA分子的多样性，此外，     的高度精确性保证了DNA遗传信息的稳定传递。

分，每空下列甲、乙示意图为真核细胞内两种物质的合成过程，丙图表示遗传信息流的中心法则图解，请析图回答下列问题：

（1）甲过程进行的时期是细胞                                        ，该过程的特点是
                    ，进行的场所主要在             。
（2）因DNA分子具有独特的              结构和碱基互补配对原则作保障，甲过程一般能准确进行，但也可能受内外因素的影响而发生差错，导致                   ，产生新基因。
（3）乙图过程中所需的原料是                              。
（4）真核生物体内能进行丙图中的           过程（填图中序号）。发生d、e过程的生物的遗传物质是           。
（5）d过程需要            酶。c过程在                     中进行，生成多肽过程中单体的结合方式叫             ，参与的tRNA最多有      种。

据下图回答问题：

（1）过程②表明，将S型细菌的            与R型活细菌混合培养，其后代为       型细菌。
（2）过程③表明，将S型细菌的      与R型活细菌混合培养，最后会发现：有少数        型细菌转化成          型细菌。
（3）过程④表明，转化成的           型细菌的后代也是有毒性的         型细菌。
（4）通过上述实验能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质不是遗传物质吗？             。

烟草是一种经济作物，也是生物学实验的常用材料。请回答下列有关问题：
（1）烟草的遗传物质中能储存足够量的遗传信息，遗传信息蕴藏在_______________之中。DNA分子上分布着多个基因，基因是_______________。
（2）将烟草的一个具有活性的根尖分生区细胞放入含³²P标记的脱氧核苷酸培养液中，在第二次细胞分裂的中期，发现有一条染色单体中只有一条脱氧核苷酸链有放射性，则其姐妹染色单体有______条链含有放射性。在根尖分生区细胞的DNA中碱基A有3000个，占全部碱基数的3/8，则碱基G的个数为         。
（3）烟草花叶病毒会感染烟草的叶片，使之出现相应的病斑，试写出证明烟草花叶病毒的遗传物质为RNA的实验思路：             。
（4）如果用¹⁵N、³²P、³⁵S同时标记烟草花叶病毒后让其侵染未做标记的烟草细胞，在产生的子代烟草花叶病毒中，能够找到的放射性元素是_____，其存在的部位是             。

烟草是一种经济作物，也是生物学实验的常用材料。请回答下列有关问题：
（1）烟草性状遗传的实质是                。烟草的遗传物质中能储存足够量的遗传信息，遗传信息蕴藏在_____________之中。
（2）将烟草的一个具有活性的根尖分生区细胞放入含³²P标记的脱氧核苷酸培养液中，在第二次细胞分裂的中期，发现有一条染色单体中只有一条脱氧核苷酸链有放射性，则其姐妹染色单体有______条链含有放射性。在根尖分生区细胞的DNA中碱基A有3000个，占全部碱基数的3/8，则碱基G的个数为            。
（3）如果用¹⁵N、³²P、³⁵S同时标记烟草花叶病毒后让其侵染未做标记的烟草细胞，在产生的子代烟草花叶病毒中，能够找到的放射性元素及其存在的部位是              。

某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质（如下表）。产生的n 个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。

（1）子代噬菌体中，只含³²P的有     个；同时含有³¹P、 ³²P的有       个。
（2）子代噬菌体的蛋白质分子中都没有   元素，由此说明                ；子代噬菌体蛋白质含有(    )元素，这是因为                              。

(10分)某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如下表所示)。产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。

标记项目	噬菌体	细菌
DNA或脱氧核苷酸	^32P标记	^31P标记
蛋白质或氨基酸	^32S标记	^35S标记

(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的________和________元素，各有________个和________个。
(2)子代噬菌体中，只含³²P的有________个；只含³¹P的有________个。
(3)子代噬菌体的蛋白质分子中都没有________元素，由此说明______                       ；子代噬菌体蛋白质都含有________元素，这是因为_______________________                                    ___。