高中生物科学探究的过程和方法综合题

一科研小组对某病毒遗传物质进行了如下实验：
实验原理：略
实验目的：探究某病毒的遗传物质是DNA还是RNA。
材料用具：显微注射器、某病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA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：分别从培养后的活鸡胚中抽取样品，检测是否产生该种病毒。
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(有无该病毒产生)	相关判断(该病毒的遗传物质)
第一组		如果________， 如果________，	则____是遗传物质 则____是遗传物质
第二组		如果________， 如果________，	则____是遗传物质 则 ____是遗传物质

回答下列与T₂噬菌体侵染细菌的实验有关的问题：
1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记完成了T₂噬菌体侵染细菌的实验，下面为实验的部分步骤：

(1)写出以上图示中的实验的部分操作过程：
第一步：　                                                   　；
第二步：　                                                   　；
第三步：培养一段时间后，在搅拌器中搅拌，然后进行离心。
(2)以上实验结果能否说明遗传物质是DNA？如果不能，请简要补充实验的设计方法(如果要用到标记的实验材料，请说明标记的方法)。　                                  
　                                                                            。
(3)在理论上，图示中的沉淀物中放射性应该为0，但实验数据表明沉淀物中还有一定的放射性，其原因最可能是　                                                      
　                                          。
(4)禽流感病毒侵染人体细胞的过程类似于T₂噬菌体侵染细菌的过程，请结合上述实验过程及现象，提出一种获得禽流感疫苗(即病毒的蛋白质衣壳)的新途径：　                   
　                                     。

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)。

分析下列遗传学资料回答问题
资料1．1928年，英国科学家Griffith将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后，注射到小鼠体内，结果发现小鼠死亡，并在死亡小鼠体内分离到S型细菌；后来科研工作者重复上述实验，并测定了小鼠体内S型和R型细菌含量变化情况，如图1所示。

（1）Griffith认为S型细菌“复活”的原因是____________
（2）曲线ab段下降的原因是________________________
（3）曲线bc段上升，与S型细菌是否有关______（是或否），你的理由是______________
资料2．人类对遗传物质作用机理的探索经历了漫长的过程，请根据下列科学史实回答问题：科学家发现细胞中有三类RNA，一类是核糖体的组成成分，一类能与特定的氨基酸结合，还有一类合成后几小时就会降解，其中哪一类是将DNA的遗传信息传递给蛋白质的“信使”呢？
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对这个假说进行了检验，实验过程如图2所示。

（1）该实验中，若核糖体上出现放射性，说明该核糖体正在          
（2）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。因此如果核糖体RNA是信使，那么实验结果将会是             ； 如果核糖体RNA不是信使，那么实验结果将会是             。最终Brenner的实验结果证明核糖体RNA不是“信使”。
（3）RNA合成的过程中，DNA        （全部/部分）解螺旋，由            酶催化完成RNA合成过程。

烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟草，导致烟叶上出现圆形和三角形斑点（见图A）。有人将HRV的RNA和TMV的蛋白质结合在一起，形成一个类似“杂种”的新品系。用它进行侵染烟草实验，结果见图B。请回答：

（1）B图中的a~d分别说明了什么？
a. ________________________________________________________________；
b. ________________________________________________________________；
c. ________________________________________________________________；
d. ________________________________________________________________。
（2）B图所示整个实验证明了___________________________________________。

1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题：

（1）如何获得被³²P和³⁵S标记的噬菌体                                  。
（2）用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物。检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。
搅拌的目的是               ，所以搅拌时间应至少大于    min，否则上清液中的放射性较低。当搅拌时间足够长时，上清液中的³⁵S和³²P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，说明           ；但上清液中³²P的放射性仍达到30%，其原因可能是           。图中“被侵染细菌”的存活率曲线的意义是作为对照，如果明显低于100%，则上清液放射性物质³²P的含量会      。
（3）³²P标记的某一个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，最后产生100个子代噬菌体。子代噬菌体的DNA含有的P元素为           ，其形成的噬菌体的比例为          。

I．大量研究资料表明，高血脂症是脑猝死、冠心病、心肌梗死、心脏猝死独立而重要的危险因素。高血脂症血浆中胆固醇、甘油三酯等血脂成分的浓度超过正常标准。胆固醇是血浆中脂蛋白复合体的成分，一种胆固醇含量为45％的脂蛋白（LDL）直接影响血浆中胆固醇的含量。LDL可以与细胞膜上的LDL受体结合，通过内吞作用进入细胞，之后LDL在溶酶体的作用下释放出胆固醇，过程如图。请结合下图回答问题：

（1）人体内胆固醇的来源是             ，脂蛋白主要在        细胞中合成，细胞的        （细胞器）中将蛋白质和脂质加工成脂蛋白，若该过程受阻，会导致形成            。
（2）LDL受体的化学本质是     ，LDL进入细胞的过程依赖细胞膜     （结构特点）。
（3）糖尿病患者常出现尿氮排出量增多，说明组织细胞的              作用增强了。糖尿病患者也常伴有高血脂，原因是              。
A、血糖浓度太高，多余的糖转化为脂肪
B、糖供能不足脂肪供能，脂肪分解后进入血液
C、糖供能不足，蛋白质转化为脂肪
II．某同学设计了如下实验方案，来验证噬菌体侵染细菌实验：①用³⁵S和³²P的培养基分别培养大肠杆菌（备用）；②用步骤①中两种大肠杆菌分别培养噬菌体；③用步骤②中噬菌体侵染步骤①中大肠杆菌。④短暂保温、搅拌后离心；⑤放射性检测。该方案错误的步骤是         ，（填番号）应改正为                    。现有用³²P标记DNA双链的噬菌体5个，去浸染未标记的大肠杆菌，产生了20个子噬菌体，检测发现在20个子噬菌体中有10个子噬菌体具有放射性，该实验结果可以说明            。

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。________________________

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__________。

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________________________。

如图为肺炎双球菌转化实验的部分图解，请据图回答:

（1）该实验是        所做的肺炎双球菌转化实验的部分图解。
（2）该实验是在         实验的基础上进行的，目的是证明                        。
（3）在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是                           。
（4）依据上图所示实验，可以作出的假设是                             。
（5）为验证上面的假设，他们又设计了下面的实验。

实验中加入DNA酶的目的是                          ，他们观察到的实验现象                      。
（6）通过上面两步实验，仍然不能说明                ，为此他们设计了下面的实验：

他们观察到的实验现象是                       ，该实验能够说明                          。

下图中，烟草花叶病毒（TMV）与车前草病毒（HRV）的结构如 A、B，侵染作物叶片的症状如C、D。回答：

（1）用E去侵染叶片F时，在叶片F上所患病的症状与______________相同。
（2）F上的病毒，蛋白质外壳是以___________________________为场所合成的。所需的氨基酸、酶和ATP均来自______________________。
（3）子代病毒的各项特性都是由   ______________________决定的。
（4）本实验证明_                        __                        

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         。

（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。

下列是关于³²P标记噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述，其中正确的是(　　)

A．与细菌转化实验相同，都是根据遗传物质具有控制性状的特性而设计的

B．在沉淀物中放射性很高，说明DNA是遗传物质而蛋白质不是

C．采用搅拌和离心等手段，是为了把蛋白质和DNA分开再分别检测其放射性

D．所使用的噬菌体，必须是接种在含^32P的培养基中培养出来的

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？             。