高中生物科学探究的过程和方法综合题

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。

回答下列遗传学问题。
（1）1952年，赫尔希和蔡斯进行了著名的噬菌体侵染细菌实验。一个被³²P标记的T₂噬菌体感染正常细菌，复制出n个子代噬菌体，其中含有³¹P的噬菌体有________个。该实验最终有力证明了________________是遗传物质。
（2）某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了如下两个实验： ①用未标记的噬菌体侵染³⁵S标记的细菌；②用15N标记的噬菌体侵染正常细菌。以上实验，经过短时间保温后，用搅拌器搅拌、离心，最终检测到放射性物质存在的主要部位分别是________________、________________。
（3）细菌在¹⁵N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有¹⁵N，然后再移入到¹⁴N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果。根据DNA半保留复制特点，第一次分裂的子代DNA应为图________，第二次分裂的子代DNA应为图_________，第三次分裂的子代DNA应为图_________。

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

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。

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________________。

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。

所有细胞生物都以DNA作为遗传物质，这是细胞具有统一性的证据之一。请回答：
（1）19世纪，人们发现了染色体在细胞遗传中的重要作用，在研究染色体主要组成成分的遗传功能时，科学家实验设计的关键思路是         最终证明了DNA是遗传物质。
（2）DNA分子的复制方式为半保留复制，其双螺旋结构为复制提供了                ，通过          保证了复制的准确性，因而DNA分子能比较准确的在亲子代间传递信息。（3）为研究DNA的结构和功能，科学家做了如下实验:
实验一：取四支试管，分别放入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，在各试管中分别放入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T₂噬菌体的DNA。在适宜温度条件下培养一段时间，测定各试管中残留的每一种脱氧核苷酸的含量。该实验要探究的是                        ，若结果发现残留的四种脱氧核苷酸的量不同，则说明                              。
实验二：将大肠杆菌中提取的DNA分子加到具有足量的四种核糖核苷酸的试管中，在适宜的温度条件下培养，一段时间后测定产物的含量。该实验模拟的是         过程，不能检测到产物的原因是                                        。

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c这种DNA分子所占的比例是    。
（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        。

美国科学家艾弗里等人为了弄清“转化因子”为何物质，进行了肺炎双球菌转化作用实验。他们从S型活细菌中提取出了DNA、蛋白质和多糖等物质，然后将其分别加入培养R型细菌的培养基中培养，主要过程如图所示。思考并回答下列问题：

(1)将A、C过程的预测结果参照图解填在图中空格内。
(2)写出A、B、C的实验结果表明的问题：
A. _______________________________________________________________。
B. _______________________________________________________________。
C. _______________________________________________________________。
(3)综上所述转化因子就是   ，___________________________________ 
    才有转化作用，从而证明 ____________________________________
 _________________________________________________________________。
(4)某同学通过学习肺炎双球菌的体内和体外转化实验认识到，R型细菌转化为S型细菌的原因是S型细菌体内的转化因子在发挥作用，那么反过来R型细菌能使S型细菌转化为R型细菌吗？他模仿格里菲思等科学家的实验来探究这个问题，即探究R型细菌是否有转化因子。
①将R型细菌注入小鼠体内，小鼠正常。
②将S型细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
③将加热杀死后的R型细菌注入小鼠体内，小鼠正常。
④将S型细菌和加热杀死的R型细菌混合后注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
实验结论：R型细菌体内没有“转化因子”。
该同学的实验有不足之处，请尝试说明理由。

(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。