高中生物科学探究的过程和方法综合题

1952年，赫尔希和蔡斯完成了著名的T₂噬菌体侵染细菌的实验，有力地证明了DNA是遗传物质，该实验包括4个步骤：①噬菌体侵染细菌 ②³⁵S和³²P分别标记T₂噬菌体 ③放射性检测 ④离心分离
（1）该实验步骤的正确顺序是  （    ）
A．①②④③     B．④②①③      C．②①④③      D．②①③④
（2）该实验分别用³²P和³⁵S标记T₂噬菌体的DNA和蛋白质，在图甲中标记元素所在部位依次是         ，_______________(填序号)。。

（3）若测定放射性同位素主要分布在图乙中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养方法是 （   ）

A．用含³⁵S的培养基直接培养噬菌体
B．用含³²P培养基直接培养噬菌体
C．用含³⁵S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
D．用含³²P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
（4）图乙中锥形瓶内的营养成分是用来培养        。若用未标记的噬菌体侵染³⁵S标记的细菌，则适宜时间离心后试管中的放射性主要存在于         中；若用¹⁵N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，则适宜时间离心后，试管中的放射性主要存在于         中。

(11分)请根据噬菌体侵染细菌的实验过程，回答下列问题：
（1）该实验采用同位素标记方法可判断进入细菌体内的是        而不是        。具体是用³²P标记         ，用³⁵S标记          。
（2）用³²P标记一噬菌体，让此噬菌体去侵染含³¹P的细菌，待细菌解体后，检测到有128个噬菌体放出，则所释放出的噬菌体中，含³²P的噬菌体与含³¹P的噬菌体的比例为       。在进行此实验之前，你怎样才能使噬菌体标记上³²P？         。
（3）由细菌提供的复制噬菌体自身DNA必需具备的条件是：               。
（4）合成噬菌体的蛋白质是在       生物体中的           上进行的。
（5）新合成的噬菌体的DNA与蛋白质外壳，组装出很多与亲代一模一样的子代噬菌体，其遗传情况是否符合孟德尔的遗传规律？为什么？       ，                                             。

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，而实验的实际结果显示：在离心的上清液中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。（除特殊说明外每空1分，共7分）
(1)在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是__________________________________。
(2)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，请你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________，其原因是__                        
b．在实验中，如果混合培养时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是否是误差的来源呢？       ___，请简述理由：__________________________________
(3)请设计一个方法，来大量制备用³²P标记的噬菌体。________________________

下图表示病毒侵入宿主体内的复制过程示意图，请回答：

（1）病毒核酸进入宿主细胞后，此时用血清学方法和电镜检查无病毒颗粒，称为“隐蔽期”，这是因为_______________________。
（2）物质D、H分别可能是_________________、_________________。
（3）B、F的区别是_____________________。过程f称为________。
（4）假如A为RNA，经实验分析确定其碱基总数为X，其中鸟嘌呤G的数量为Y，你能否推断出构成A的几种碱基数量分别是多少，    为什么？_______________________。根据中心法则分析，RNA病毒遗传信息的传递过程与人体不同的步骤可能有__________________、__________________。

( 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。

20世纪70年代，科学家利用小鼠进行了一系列体内转化实验，如图1所示。感受态R型细菌与S型细菌之间的转化过程如图2所示，请回答下列有关问题：

（1）青霉素是一种常用的广谱抗菌素，通过抑制细菌细胞壁的合成起杀菌作用，无青霉素抗性的细菌与青霉素接触，易导致细菌死亡的原因最可能是___________。
（2）在实验4死亡的小鼠中能够分离出___________型细菌。
（3）除了用显微镜观察细菌有无荚膜或在固体培养基中培养，以观察菌落特征外，据图1可知，你还可以通过怎样的方法来区分R型和S型细菌? _______________。
（4）图2中步骤___________是将S型细菌加热杀死的过程；S型细菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在___________酶的作用下分解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型细菌细胞内；C细胞经DNA复制和细胞分裂后，产生大量的S型细菌导致小鼠患败血症死亡，S型细菌的致病性与紧贴在细胞壁外侧的________________（一种结构）有关，细菌此结构的有无受___________控制。
（5）科学家证实生物界基因表达基本机制是相同的。性状的表达需经过___________和___________过程。

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)。

完成关于基因的部分探索历程的填空。
（1）在肺炎双球菌转化实验中，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        型，否定了这种说法。
（2）沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，该模型用            排列顺序的多样性来解释DNA分子的多样性。进而科学家们发现基因是DNA上                  的片段。
（3）以下是基因控制生物体性状的实例,乙醇进入人体后的代谢途径如下图。

①以上实例体现了基因通过控制                         ，进而控制生物体的性状。
②有些人喝了一点酒就脸红，我们称为“红脸人”。 经研究发现“红脸人”体内只有ADH，则“红脸人”的基因型有       种。此外还有一种人既有ADH，又有ALDH，号称“千杯不醉”，他们的基因型为________________________。

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。

图1示意细胞生物遗传信息传递某过程，图2示意DNA结构片段。请回答下列问题：

（1）在遗传物质的探索历程中，艾弗里在格里菲思实验的基础上，通过实验找出了导致细菌转化的转化因子，赫尔希则完成了“噬菌体侵染细菌的实验”，他们的实验中共同、核心的设计思路是          。
（2）图1所示的遗传信息传递过程是       ，其中不同于图2的碱基互补配对方式是       。
（3）科学家在探究DNA复制特点时运用的主要技术是        。若把图2所示DNA放在含¹⁵N的培养液中复制3代，子代中含¹⁴N的DNA所占比例为    。在DNA复制过程中作用于b点的酶是       。
（4）若通过“PCR”技术共得到32个图2中的DNA片段，则至少要向试管中加入  个腺嘌呤脱氧核苷酸。

(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?

噬菌体是研究遗传物质的良好材料,它只含有蛋白质和DNA。后来人们发现,在噬菌体的蛋白质外壳中含有溶菌酶。结合所学知识,回答下列问题:
(1)赫尔希用著名的“噬菌体侵染细菌实验”证明了DNA是遗传物质,在用噬菌体侵染细菌短时间保温后,要进行搅拌、离心,搅拌、离心的目的分别是           、            。
(2)某研究人员采取了不同于赫尔希的研究方案:
甲组:蛋白酶+噬菌体→保温→提取出纯净的DNA→接种到大肠杆菌上→无子代噬菌体产生
乙组:DNA酶+噬菌体→保温→提取出纯净的蛋白质外壳→接种到大肠杆菌上→无子代噬菌体产生
该研究人员对噬菌体的遗传物质提出质疑,认为噬菌体的遗传物质是DNA和蛋白质。
①该研究人员能得到纯净的噬菌体DNA和蛋白质外壳,利用了酶的            性。
②你认为该研究人员得出的这个结论正确吗?为什么甲组没得到子代噬菌体?    ,            。

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。

据图回答问题：

(1)过程①和②表明，将S型细菌的________和________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，_______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_____(有或无)毒性的_____型细菌。
(4)实验最关键的设计思路是_____________________________________________。

(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_______________________                                    ___。