高中生物科学探究的过程和方法综合题

下面介绍的是DNA研究的科学实验：
（1）1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌实验，下图是实验的部分过程

①写出以上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标记？请简要说明实验的设计方法：                                                               。
第二步：用被³⁵S标记的噬菌体与没有标记的细菌混合。
第三步：一定时间后，在搅拌器中搅拌，后进行离心。
②以上实验结果能否说明遗传物质是DNA？          为什么？                  
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

（2）用紫外线处理大肠杆菌可诱导产生对T₂噬菌体有抗性的大肠杆菌，这种抗性的产生与其细胞膜上蛋白质发生变化有关。下图简要示意处理的方法：

①在紫外线作用下，细菌的膜蛋白质发生改变的根本原因是                。
②如何将图中的抗T2噬菌体的菌株从混合菌株中筛选出来？                     。

潼南菜花节全国闻名，但是令人困扰的是油菜幼苗期容易患花叶病。已知芜菁花叶病毒（TuMV）是导致油菜花叶病最主要的病毒，可经蚜虫传毒。但不清楚该病毒的核酸是DNA还是RNA，试设计实验探究之。
实验原理：（略）
实验材料：芜菁花叶病毒（TuMV）、苯酚的水溶液（可以将TuMV的蛋白质外壳和核酸分离开）、油菜幼苗若干、DNA水解酶、喷洒器。
（提示：用TuMV的核酸稀释液喷洒油菜幼苗可使其出现花叶症状）
实验步骤：⑴选取                                           ，分别编号为A、B。
（2）用苯酚水溶液处理TuMV，并设法将其蛋白质和核酸分离，以获得其核酸，制成核酸稀释液备用。
（3）将核酸稀释液分成两等份，一份用                    处理，记为甲液；另一份不做处理，记为乙液。
（4）用甲液喷洒植株A，用乙液喷洒植株B。
（5）一段时间后，观察油菜A、B的生长情况并且记录。
实验结果及结论：
（1）若植株              出现花叶症状，则TuMV的核酸是RNA。
( 2 ) 若只是植株B出现花叶症状，则TuMV的核酸是DNA。
问题讨论：
（1）在TuMV中                    (选填：“有”/“无”/“不一定有”)核糖体。
（2）对TuMV的培养应该直接培养在                 。
（3）若将³⁵S的亲代病毒放在不含³⁵S的适宜条件下培养增殖两代后，子代病毒中含有³⁵S的百分比为               ℅。
(4)对油菜花药离体培养得到的幼苗用              处理能尽快得到染色体数正常的纯合子。
（5）蚜虫与油菜不属于同一个物种，因为他们之间具有                 。

(6分) 在生命科学研究领域，正确的思路和研究方法往往是科学家们取得成功的关键。同位素追踪法所利用的放射性同位素一般是用于构成细胞化合物的重要元素，将它应用在生物学的研究中，为探明许多生命过程的奥秘起了很重要的作用。请回答：
（1）如果用含¹⁸O的水浇灌某盆栽植物，并将该盆栽植物置于光照下。过一段时间，在植物周围的空气中，含¹⁸O的气态物质有___▲___，这些物质分别是由___▲___（生理过程）产生的。
（2）如果用含¹⁵N的蛋白质饲料饲养体内不含¹⁵N的大白鼠，在饲料适量的情况下，¹⁵N将首先出现在该动物细胞内的___▲___（结构）上。
（3）为了证明噬菌体侵染细菌时，进入细菌的是噬菌体DNA，而不是它的蛋白质外壳，实验室已制备好分别含³H、¹⁴C、¹⁵N、¹⁸O、³²P、³⁵S等6种放射性同位素的微生物培养基，请你选择适当的培养基并完成以下关键性的实验设计步骤：
①_________________________________▲_________________________________。
②_________________________________▲_________________________________。
③_________________________________▲_________________________________。

肺炎双球菌能引起人的肺炎和小鼠的败血症，已知有许多不同菌株，但只有光滑型（S）菌株能引起疾病，这些有毒菌株在每一细胞外面有多糖类的胶状荚膜，保护它们，使它
们不被宿主正常的防御机构破坏。请就下面肺炎双球菌的转化实验回答下列问题：
A．R型(无荚膜无毒菌) 　  　小鼠→健康
B．S型(有荚膜有毒菌) 　 　 小鼠→败血症(死亡)
C．高温杀死S型菌　　　　小鼠→健康
D．活R型菌+高温杀死S型菌　　 　小鼠→败血症(死亡)
（1）从D组实验中的小鼠体内可以分离出＿＿＿＿型菌。肺炎双球菌具有的细胞器是＿＿＿＿，单个细菌用肉眼是看不见的，通常要用＿＿＿＿（仪器）观察。
（2）从上述实验可以看出：在第四组实验中，已经被加热杀死的的S型细菌中，含有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿物质。
（3）1944年艾弗里等科学家从S型菌中提取DNA、蛋白质和多糖荚膜等成分，分别与R型菌一起培养，结果发现：
①S型细菌的DNA与R型活菌混合，将混合物注入小鼠体内，可使小鼠致死，这说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②S型细菌的蛋白质或多糖荚膜与R型活菌混合并注入小鼠体内，小鼠将＿＿＿＿＿＿,从小鼠体内只能分离出＿＿＿＿菌。
③如果将DNA酶注入活的S型细菌中，再将这样的S型菌与R型活菌混合，混合物不使小鼠致死，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
④艾弗里进行的肺炎双球菌的转化实验中，所谓的“转化”是指从S细菌中提取转化因素处理R细菌，使R细菌获得S细菌的某些遗传特性。这里的转化因素是＿＿＿＿＿＿＿＿。

下图是噬菌体感染实验示意图，先分别用³⁵S和³²P标记的噬菌体感染细菌，接着用搅拌器搅拌使细胞外的噬体外壳与细菌分离，离心并检测上清液和沉淀物的放射性，据此回答问题

(1)在遗传物质的探索历程中，1944年__________在格里菲斯实验的基础上，通过实验找出了导致细菌转化的“转化因子”，1952年___________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)T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验结果:
①用³⁵S标记的噬菌体感染细菌后，上清液的放射性________(很高或很低)，沉淀物的放射性__________(很高或很低)；在新形成的噬菌体中有无检测到³⁵S _______(有或无)。
②用³²P标记的噬菌体感染细菌后，上清液的放射性__________(很高或很低)，沉淀物的放射性_________(很高或很低),在新形成的噬菌体中有无检测到³²P________(有或无)。

某科学家做噬菌体侵染大肠杆菌的实验时，分别用³²P和³⁵S对噬菌体和大肠杆菌做了如下表标记：

	噬菌体成分	细菌成分
DNA	标记^32P	^31P
蛋白质	^32S	标记^35S

 结果产生100个子代噬菌体，它们与亲代噬菌体的形状．大小完全一样。请分析回答：
（1）子代噬菌体的DNA中应含有表中的＿＿＿＿＿＿＿＿，其比例是＿＿＿＿。
（2）子代噬菌体的蛋白质分子中应含有表中的＿＿＿＿＿＿＿＿元素。
（3）此实验证明了＿＿＿＿是遗传物质。

证明DNA是遗传物质的著名的实验是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(5分)科学家艾弗里用肺炎双球菌来探究遗传物质的问题。实验的材料：S型细菌、R型细菌、DNA水解酶、培养基、培养皿等，艾弗里等人先做了以下三组实验：
（1）S型细菌的蛋白质+R型活细菌®R型菌落
（2）S型细菌荚膜中的多糖+R型活细菌®R型菌落
（3）S型细菌的DNA+R型活细菌®R型菌落+S型菌落
艾弗里等人发现实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请按照（1）（2）（3）中的表达格式，写出第四组实验方法和结果：
（4）____________________________________
（一）上述实验可以得出的结论__________________________________________
（二）该实验最关键的设计思路___________________________________________
（三）肺炎双球菌具有的细胞器__________________________________________；
控制其性状的物质是____________________________________

已知绝大多数生物的DNA是双链的，也有个别生物的DNA是单链的。下表甲乙丙是三种核酸的碱基种类及其数量比。请回答

（1）甲是＿＿＿＿＿＿，乙是＿＿＿＿＿＿，丙是＿＿＿＿＿＿。
（2）如果某生物只有一种核酸丙，则该生物一定是＿＿＿＿＿＿。
（3）如果一种生物的细胞有核膜，他含有的核酸是＿＿＿＿＿＿。
（4）如果乙是某核酸分子的一条链，则另一条与之互补的链上的A+T/C+G的值为＿＿＿，A+C/T+G的值为＿＿＿。

实验题：
艾弗里为了证明S型肺炎双球菌中的转化因子究竟是什么物质，他将S型肺炎双球菌的①蛋白质、②多糖、③脂类、④DNA等一一分离出来，分别与活的R型肺炎双球菌混合培养，回答下列问题：
（1）这个实验的设计思路是：把DNA、蛋白质等区分开，直接地、        地去观察它们的作用。
（2）艾弗里在实验中，在用S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养的同时，还另设了一组是将S型细菌的DNA用DNA酶处理后再与R 型活细菌混合培养，设置这一组的目的是作            。
（3）艾弗里的实验检测结果是（选用①-④几个数字作答）：能检测到R型细菌的是：              ，能检测到S型活细菌的是：      。
（4）艾弗里的实验结论是：               才是遗传物质

“肺炎双球菌转化实验”是科学家对生物遗传物质的探究过程中其中的一个实验。
（1）某人曾重复了“肺炎双球菌转化实验”，步骤如下：
A．将一部分S型细菌加热杀死；
B．制备符合要求的培养基，并分为若干组，将菌种分别接种到各组培养基上（接种的菌种见图中文字所示）；
C．将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况，发现在第4组培养装置中有S型细菌。
本实验得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。    
（2）艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中，起转化作用的是DNA。请利用DNA酶做试剂，选择适当的材料用具，设计实验方案，验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”，并预测实验结果，得出实验结论。
材料用具：R型菌  S型菌  DNA酶 蒸馏水 制备培养基所需的原料  
①实验设计方案：
第一步：从S型细菌中提取DNA；
第二步：制备符合要求的培养基，将其均分为三组，标为A、B、C，请将处理方法填写在表格中：

组合编号	A	B	C
处理方法	不加任何提取物

第三步：将R型细菌分别接种到三组培养基上。
第四步：将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况。
②预测实验结果＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③得出结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（3）回答下列问题：
①“肺炎双球菌转化实验”以细菌为实验材料主要是由于细菌具有＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等优点（写出两点）
②艾弗里实验最为关键的设计思路是: ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
③写出艾弗里实验采用的主要技术手段:＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（写出二种）

放射性同位素标记技术在生物学的研究中已被广泛应用。
（1）利用¹⁴C标记的CO₂研究植物光合作用中暗反应，¹⁴C的转移途径是         ；若用¹⁸O标记H₂¹⁸O研究动物有氧呼吸的过程，则其最终出现在          （物质）中。
（2）在噬菌体侵染细菌实验中，获得³⁵S标记的噬菌体的方法是         。
（3）利用¹⁵N标记的氨基酸研究唾液腺细胞的唾液淀粉酶的合成和分泌，则¹⁵N首先出现在的具膜细胞器为       ，最终含¹⁵N唾液淀粉酶以       方式从细胞中分泌出去。
（4）a、b、c为三种DNA分子：a只含¹⁵N,b同时含¹⁴N和¹⁵N，c只含¹⁴N。将¹⁵N标记的DNA分子，放入含¹⁴N的培养基上连续扩增了4代，则a、b、c这三种DNA分子所占的比例分别是         。
（5）用³²P标记的胰岛素基因探针，对小鼠胚胎干细胞和胰岛B细胞进行检测。

用探针探测细胞的DNA	用探针探测细胞的RNA
胚胎干细胞	胰岛B细胞	胚胎干细胞	胰岛B细胞

表格的空格中应填写的检测结果依次是          。（用“+”表示能检测到，用“-”表示不能检测到）。从实验结果分析可知，胚胎干细胞分化为胰岛B细胞的根本原因是        。[

（Ⅰ）我们知道，磷是组成生物体细胞的大量元素，请回答下列有关问题。
⑴写出高等动植物细胞内共有的两种含磷的化合物及功能：
①                                                                       ②                                                             ；
⑵高大乔木的叶片主要通过哪些生理过程才能从土壤中获得磷元素？
                                                                                                                                  
（3）用³²P标记一噬菌体的DNA，让此噬菌体去浸染含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的DNA标记上³²P？                                                                                                                                  。
（Ⅱ）鸡的性别决定属于ZW型（雄鸡性染色体组成为ZZ，雌鸡性染色体组成为ZW），已知芦花（B）对非芦花（b）为显性，控制该花色的基因位于Z染色体上，W染色体上没有其等位基因。请你设计一个利用该花色作为标记，对幼鸡进行性别鉴定的方案（要求写出遗传图解）。

下图是噬菌体侵染细菌示意图，请回答下列问题：

第22题图
(1)噬菌体侵染细菌的正确顺序是           
(2)图中D表明噬菌体侵染细菌时，留在细菌外的是        ，注入细菌体内的物质
是          。
(3)图中E表明                      
(4)噬菌体侵染细菌实验得出了        是遗传物质的结论。

对下列材料进行分析，并回答问题。
材料一：通过对生物在传宗接代中细胞的分析，染色体的含量在生物的生殖与发育过程中的变化如下图所示（N为生殖细胞中染色体的个数）。

材料二：通过对染色体化学成分的分析发现，染色体主要由DNA和蛋白质组成，其中DNA的含量稳定而蛋白质的含量不稳定。
材料三：病毒只有核酸（核心）和蛋白质（外壳）两种物质组成，用病毒侵染相应的生物细胞发现，病毒的蛋白质外壳都没有进入相应的被侵染的细胞，只有核酸被注入到受侵染的细胞内，被侵染的细胞最后裂解能释放出很多新的病毒。
材料四：研究发现，人类、动物、植物、原核生物的遗传物质是DNA。病毒中有的种类的遗传物质是DNA，有的种类遗传物质是RNA。
（1）从遗传学的角度分析“材料一”，可以看出染色体在生物的传宗接代中保持着  
       性和           性。
（2）从遗传物质应该具备的特点看，通过“材料二”，你认为       应该是遗传物质。
（3）通过分析“材料三”，你认为在病毒中起遗传作用的物质应该是            ，“材料三”也证明       是遗传物质的        证据。
（4）从“材料四”中，你可以归纳出的结论是：          是主要的遗传物质。