高中生物科学探究的过程和方法综合题

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________________。

回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题：
Ⅰ.1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，下面是实验的部分步骤：

(1)写出以上实验的部分操作步骤：
第一步：______________________________________________________________________。
第二步：______________________________________________________________________。
(2)以上实验结果说明：_____________________________________________________。
(3)若要大量制备用³⁵S标记的噬菌体，需先用³⁵S的培养基培养________，再用噬菌体去感染________________________________________________________________________。
Ⅱ.在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用³²P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离心上层液体中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。
(1)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是___________________
________________________________________________________________。
(2)在理论上，上层液放射性应该为0，其原因是_________________________________。
(3)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
a．在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量升高，其原因是__________________________________________。
b．在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，将________(填“是”或“不是”)误差的来源，理由是____________________________________________________。
(4)噬菌体侵染细菌实验证明了_____________________________________________。
(5)上述实验中，________(填“能”或“不能”)用¹⁵N来标记噬菌体的DNA，理由是________________________________________________________________________。

(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?

回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题：
（1）1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记完成了著名的噬菌体侵染细菌实验，下图是实验的部分步骤：

写出上述实验的部分操作过程：
第一步，用³⁵S标记噬菌体的蛋白质外壳，如何实现对噬菌体的蛋白质外壳的标记？请简要说明步骤：__________________________________________________________________。
第二步：用³⁵S标记噬菌体与没有标记过的大肠杆菌混合。
第三步：一定时间后，搅拌，离心。
（2）在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用³²P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上上清液不含有放射性，而实验最终结果显示，在离心液的上层，也有一定的放射性，而下层的放射性比理论值低。
①在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的方法是__________。
②从理论上讲，上清液的放射性应该为0，由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
a．在实验过程中，噬菌体与大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性增高，其原因是_______________________________________。
b．在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌中去，将会产生误差，理由是___________________________________________________________。
（3）噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要_________。

A．细菌的DNA及其氨基酸	B．噬菌体的DNA及其氨基酸
C．噬菌体的DNA和细菌的氨基酸	D．细菌的DNA及其噬菌体的氨基酸

（4）上述实验中，不能用¹⁵N来标记噬菌体DNA，理由是_________________________。

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。

λ噬菌体有极强的侵染能力，并能在细菌中快速地进行DNA的复制，最终导致细菌破裂(称为溶菌状态)，或者整合到细菌基因组中潜伏起来，不产生子代噬菌体(称为溶原状态)。在转基因技术中常用λ噬菌体构建基因克隆载体，使其在受体细菌中大量扩增外源DNA，进而构建基因文库。相关操作如图。请分析回答相关问题。

(1)组装噬菌体时，可被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为36～51 kb，则λgt10载体可插入的外源DNA的长度范围为________，为获得较大的插入能力，在改造载体时可删除噬菌体DNA组成中的________序列以缩短其长度。
(2)λ噬菌体DNA上通常没有合适的标记基因，故人工改造时需加装合适的标记基因，如图中λgt10载体中的imm434基因。该基因编码一种阻止λ噬菌体进入溶菌状态的阻遏物。可见，构建基因克隆载体时，外源DNA的插入位置是imm434基因________(填“之中”或“之外”)。培养后处于________状态表明已成功导入目的基因。
(3)包装用的蛋白质与DNA相比，特有的化学元素是________，若对其进行标记并做侵染实验，可获得的结论是_______________________________________________________________。
(4)举一例生物界中与溶原状态相似的现象：_______________________________________________________________。
(5)分离纯化噬菌体重组DNA时，将经培养10 h左右的大肠杆菌—噬菌体的培养液超速离心，从________部位获得噬菌体。苯酚抽提，释放噬菌体重组DNA。最后，需用乙醇析出DNA，该操作依据的原理是_______________________________________________________________。

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。

在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用³²P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离心上层液体中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。
(1)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是                 。
(2)在理论上，上清液中放射性应该为0，其原因是：理论上讲，噬菌体已将含³²P的DNA全部注入大肠杆菌体内，上清液中只含噬菌体的                 。
(3)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
a．在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量升高，其原因是：噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后                 。
b．在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，将      (填“是”或“不是”)误差的来源，理由是：没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液                 。

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。

(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_______________________                                    ___。

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                              。

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，其子代中表现型为仍为黄色皱粒的个体占         。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，比例为1：1：1：1，说明F₁中雌果蝇产生了        种配子。若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S_Ⅰ、S_Ⅱ、S_Ⅲ等多种类型，R型菌是由S_Ⅱ型突变产生。利用加热杀死的S_Ⅲ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遗传信息稳定传递。