高中生物科学探究的过程和方法综合题

(6分，每空1分)某科研小组对禽流感病毒遗传物质进行如下实验：
实验原理：（略）
实验目的：探究禽流感病毒遗传物质是DNA还是RNA？
材料用具：显微注射器，禽流感病毒核酸提取物，活鸡胚，DNA酶，RNA酶，蛋白酶。
实验步骤：
第一步：取等量活鸡胚两组，用显微注射技术分别向两组活鸡胚细胞中注射有关物质。
第二步：在适宜条件下培养。
第三步：分别从培养后的鸡胚中抽取样品，检测是否产生禽流感病毒。
实验相关内容如下表：

	注射的物质	实验现象预测（有无禽流感病毒）	相关判断（禽流感病毒的遗传物质）
第一组	核酸提取物＋ ________________	1.如果有	1.则RNA是遗传物质
2.如果无	2.则DNA是遗传物质
第二组	核酸提取物＋ ________________	3.如果有	3.则DNA是遗传物质
4.如果无	4.则RNA是遗传物质

（1）完成表格中有关内容的填空。
（2）该科学探究过程所依据的生物学理论基础是a._______  ___；b. _____  ________。
（3）若禽流感病毒的遗物物质为RNA，水解后生成的最终产物是_____________________，禽流感病毒的遗传信息储存在________上。

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：理论上讲，噬菌体已将含³²P的DNA全部注入大肠杆菌内，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            

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：理论上讲，噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内，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                   

1928年，英国细菌学家格里菲思想研制出能抗肺炎双球菌的疫苗。当时，他选择了两种肺炎双球菌：带有荚膜、有毒的S型细菌和没有荚膜、无素的R型细菌。通过实验，格里菲思发现将加热杀死的S型细菌和R型活菌混合注射到小鼠体内，会使小鼠致死。检查死鼠血样，发现其体内竟然存在S型活菌。请依据上述材料回答下列问题：
(1)小鼠体内产生的抗肺炎双球菌抗体的化学本质是_                。
(2)有人设想抗R型细菌的抗体也可能抗S型细菌(R型细菌可以作为抗S型细菌的疫苗)。
请为他设计一个实验检验这一想法。
实验课题：_____                                        ________
实验材料：小鼠若干只、S型活细菌、R型活细菌、生理盐水、注射器等.(提示：可用生理盐水配制一定浓度的活细菌液，但浓度和剂量不作要求)
实验步骤：
①      取年龄相同、发育相当、健康的小鼠若干只，_                         __________
②      在甲组体内注射用生理盐水配制的R型活细菌液1ml，                 __________
③      ___________                                                               
实验预期结果和结论：
①__________                                                                  
②_____________                                                               

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的实验，下面是实验的部分步骤，据图回答下列问题：

（1）若图中C有大量的放射性，则进入大肠杆菌体内的是用__________（填“³²P”或“³⁵S”）标记的__________。
（2）在理论上，上层液放射性应该为0，其原因是__________没有进入到大肠杆菌内部。
（3）噬菌体侵染细菌实验证明了__________。
（4）在氮源为¹⁴N和¹⁵N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为¹⁴N—DNA（相对分子质量为a）和¹⁵N—DNA（相对分子质量为b）。将只含¹⁵N—DNA的亲代大肠杆菌转移到含¹⁴N的培养基上，连续繁殖两代（I和II），用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。

预计第III代细菌DNA分子的平均相对分子质量为__________。

（7分，每空1分）某科研小组对禽流感病毒遗传物质进行了如下实验：
实验原理：略。
实验目的：探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。
材料用具：显微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶等。
实验步骤：第一步：取等量活鸡胚二组，用显微注射技术，分别向二组活鸡胚细胞中注射有关物质。
第二步：在适宜条件下培养。
第三步：分别从培养后的鸡胚中抽取样品，检测是否产生禽流感病毒。
请将与实验相关的内容填入下表：

	注射的物质	实验现象预测 (有无禽流感病毒产生)	相关判断 (禽流感病毒的遗传物质)
第一组	核酸提取物+DNA酶	如果有禽流感病毒产生， 如果               ，	则      是遗传物质； 则     是遗传物质
第二组	核酸提取物+RNA酶	如果             ， 如果             ，	则      是遗传物质； 则      是遗传物质。

下表为噬菌体侵染大肠杆菌的实验。请根据实验，回答下列问题。

编号	实验过程—操作	结果
A组	培养一段时间 ^35S噬菌体+大肠杆菌搅拌、离心检测放射性	上清液中的放射性很高，下层沉淀中的放射性很低
B组	培养一段时间 ^32P噬菌体+大肠杆菌 搅拌、离心 检测放射性	上清液中的放射性很低，下层沉淀中的放射性很高

（1）  在理论上分析，A组的下层沉淀和B组的上清液中的放射性应该为零，原因是                                               。
（2）  由于实验数据和理论数据之间存在着较大差异，请对实验过程进行分析。
① 在A组实验的沉淀中检测到放射性，可能的原因是                             
                                                 。
② 在B组实验中，³²P标记的噬菌体和大肠杆菌混合培养时间过长，会使上清液中放射性含量             ，其可能的原因是                                              。
③ 实验中³²P标记的噬菌体会全部侵染到大肠杆菌的体内吗？           。这是否是误差的来源？              。理由是                                                 。

材料分析题。

材料3

请回答：
（1）用³²P标记噬菌体的大致操作过程：
①____________________________________②______________________________________。
（2）若材料1中的噬菌体和大肠杆菌分别换成烟草花叶病毒和烟叶细胞，则能说明_________________。
（3）分析材料2，A～D的结果中，哪项不正确？说明理由：
______________________________________________________________________________。
（4）根据材料3（图中甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸），回答问题：
①图中组成②的名称是__________,组成它的单体是_____。
②丙氨酸的密码子是________。
③图中④表示甲和丙的结构通式是_____，甲和丙之间的化学键是___________。
④已知某基因片段碱基排列如图。由它控制合成的多肽链中含有“—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”的氨基酸序列。（脯氨酸的密码子是CCU、CCC、CCA、CCG；谷氨酸的密码子是GAA、GAG；赖氨酸的密码子是AAA、AAG；甘氨酸的密码子是GGU，GGC，GGA，GGG。）

翻译上述多肽的mRNA是由该基因的______链转录的（以图中的甲或乙表示）。此mRNA的碱基排列顺序是_________。

回答下列有关肺炎双球菌转化实验的问题，写出如下实验处理的实验结果。

实验处理	实验结果
①R型细菌注射实验鼠	实验鼠不死亡
②S型细菌注射实验鼠	实验鼠死亡
③将加热杀死的S型细菌注射实验鼠	实验鼠不死亡
④R型细菌与杀死后的S型细菌混合后注射实验鼠	实验鼠死亡
⑤S型细菌的DNA＋含R型细菌的培养基	实验鼠死亡
⑥S型细菌的蛋白质＋含R型细菌的培养基	实验鼠不死亡
⑦（DNA酶＋S型细菌DNA）＋含R型细菌的培养基	实验鼠不死亡

（1）哪一项实验可证明S型细菌含有使R型细菌转化的转化因子？　　　　　
（2）由实验⑤得出的实验结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）如果用⑤来证明实验假设“S型细菌DNA是使R型细菌DNA转化的转化因子”，那么与⑤构成对照实验的是　　　　　　　　。

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的实验，实验包括4个步骤：①标记的噬菌体侵染未被标记大肠杆菌 ②³⁵S和³²P分别标记噬菌体 ③放射性检测 ④离心分离。
（1）该实验步骤的正确顺序是                       (正确填写出顺序编号)。
（2）下图中锥形瓶内的培养液是用来培养                       ，其内的营养成分中能否含有³²P？             。

（3）如果让放射性同位素主要分布在图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）用被³²P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是：
①                                                                     。
②                                                                     。
（5）连续培养噬菌体n代，则含亲代噬菌体DNA的个体应占总数的               。

下图为噬菌体侵染细菌实验的部分步骤和结果。

(1)补充实验步骤：
①用放射性同位素标记噬菌体。具体的方法步骤是：先_____________，再用上述材料培养噬菌体。
②把已被标记的噬菌体与_____________________________混合。
③经短时间保温后，用搅拌器搅拌、离心。
④离心后，检测________________________中的放射性强弱。
(2)分析实验结果：
①请分析沉淀物中放射性很高的原因。
________________________________________________________________________
②请说出上清液出现很低放射性的一个可能原因。
________________________________________________________________________。
(3)以上实验能否证明蛋白质不是噬菌体的遗传物质？为什么？
________________________________________________________________________。

（一）下面是关于生命科学发展史和科学方法的问题：
（1）孟德尔在总结了前人失败的原因的基础上，运用科学的研究方法，经八年观察研究，成功的总结出豌豆的性状遗传规律，从而成为遗传学的奠基人。请回答孟德尔采用                   方法；发现了遗传规律：                                    ；。
（2）1903年萨顿在研究蝗虫的精子和卵细胞的形成过程中，发现基因和染色体行为存在着明显的平行关系，通过            方法推论得出的二者的关系。后由摩尔根用果蝇作实验证明了____________________________________。
（3）在遗传物质的探索历程中，1944年艾弗里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年赫尔希和蔡斯则完成了“噬菌体侵染细菌的实验”，进入到细菌内的是噬菌体的             ,从而把DNA与蛋白质分开。
（二）下表是大豆的花色四个组合的遗传实验结果，若控制花色的遗传因子用A、a来表示。请分析表格回答问题。      

组合	亲本表现型	F1的表现型和植株数目
紫花	白花
一	紫花×白花	405	411
二	白花×白花	0	820
三	紫花×紫花	1240	413

（1）大豆的花色中，显性性状为                         花。
（2）组合一中紫花基因型为                                  ，该组合交配方式为                                。
（3）组合三中，F₁中紫花基因型为                              ，F₁中同时出现紫花与白花的现象称为                                         。

(6分)肺炎双球菌有多种株系，但只有光滑型(S)菌株可致病(有毒)，因为在这些菌株的细胞外有多糖类荚膜起保护作用，不致被宿主破坏。下图表示肺炎双球菌的转化实验，请据图回答：

(1)从D组实验中的老鼠体内可分离出____________________________________。
(2)A．B．C．D四组实验中，可作为对照组的是____________________________。
(3)把S型细菌的DNA、蛋白质和多糖荚膜分离出来，分别与R型细菌混合，结果发现：
①S型细菌的DNA与R型活菌混合后，注入老鼠体内，可致死。说明_____________。
②把S型的蛋白质或多糖荚膜与R型活菌混合后，注入老鼠体内，老鼠___________。从老鼠体内只能分离出___________________。
(4)将DNA酶注入活的S型细菌中，再将这样的S型细菌与R型活菌混合，混合物不使老鼠致死的原因最可能是__________。

(11分，每空1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？
           ，                                                    。

（共10分）
已知菠菜的干叶病是干叶病毒导致的，但不清楚干叶病毒的核酸种类，试设计实验探究。实验原理：(略)。
(1)实验材料：苯酚的水溶液(可以将病毒的蛋白质外壳和核酸分离)、若干健康生长的菠菜植株、干叶病毒样本、DNA水解酶、其他必需器材。
(2)实验步骤：
①选取两株生长状况相似的菠菜植株，编号为a、b。
②__________________________________________________，并设法将其蛋白质和核酸分离，以获得其核酸。
③在适当条件下，_______________________________________________________。
④一段时间后，用____________________喷洒植株a，用_________________喷洒植株b。
⑤再过一段时间后，观察两株菠菜的生长情况。
(3)实验结果及结论：
①__________   __________________。②___________________________________。