阅读材料,回答下列问题:
Ⅰ.1928年,英国格里菲思做了肺炎双球菌感染小白鼠的实验:
(1)S型:注射小白鼠,小白鼠死亡。
(2)R型:注射小白鼠,小白鼠存活。
(3)S型:65℃加热灭活,注射小白鼠,小白鼠存活。
(4)R型+S型(65℃加热灭活):注射小白鼠,小白鼠死亡。
分析造成实验
(4)结果的原因,可以作出几种假设。
假设①:R型细菌使S型细菌复活;
假设②:____[R或S]型细菌转变为另一种细菌。
Ⅱ.1944年,美国艾弗里等人改进了格里菲思的实验:
(1)R型+适量的S型细菌提取物:注射小白鼠,小白鼠死亡。由此否定了上面的假设____[①或②];同时表明被杀死的S型菌中有某些活性物质存在,它能使____,这种活性物质可能是:______。
(2)R型+适量核酸酶降解S型细菌细胞提取物:注射小白鼠,小白鼠存活。
Ⅲ.我们认为只有实验还不能得出合理的结论,必须补充一个实验,请你补充并预测实验结果:____。
上述实验令人信服地证明了:____________________________。
(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?
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,上清液中放射性应该为0,其原因是:理论上讲,噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌体内,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 。
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? , 。
课堂上某小组用模型模拟了噬菌体侵染细菌实验的过程,如图。请回答:
1.正确的侵染过程是(用a~f序号) 。
2.DNA复制发生在图中 过程之间,原料是 ,由 提供。
3.以32P标记组为例,搅拌离心发生在图中 过程之间,如果在之前或之后搅拌离心,可能发生的不正常现象是 ,原因是 。
4.以35S标记组为例,如果搅拌不充分,可能造成的结果是 ,原因是 。
请分析回答有关科学发现中的问题:
(1)孟德尔在运用 法提出基因分离定律。在对现象分析中、提出假说阶段完成的实验是 ,在检验假设阶段完成的实验是 。
(2)艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验和赫尔希的噬菌体侵染细菌实验中,其共同的、核心的设计思路是 。
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。
下图为噬菌体侵染细菌实验过程的示意图,请据图分析回答:
(1)第一步是获得被放射性同位素标记的噬菌体。根据实验结果判断,所选用的放射性标记物是 。
(2)第二步中锥形瓶内的培养液最初培养的是 (填“含”或“不含”)放射性标记的 。
(3)第三步实验操作的目的是 。
(4)离心后检测发现放射性主要存在于沉淀物中,原因是 。
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 。
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。________________________
下图为某同学重复了探究生物遗传物质的“T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”(甲、乙)和“肺炎双球菌转化实验”。
据图回答下列问题:
(1)图甲中T2噬菌体DNA复制的场所是 。
(2)图乙中若用含32P的噬菌体侵染大肠杆菌,经过离心,上清液也有很低的放射性,原因可能是 。若改用14C、3H、15N等标记噬菌体而细菌未标记,在子代噬菌体中, 中能找到标记元素。
(3)研究发现T2噬菌体属于噬菌体中的一类,除此之外还有λ噬菌体等,λ噬菌体的性质较“温和”感染细菌后并不使细菌死亡而是将自身的DNA插入进细菌的DNA,随细菌DNA一起复制,所以常用于基因工程中做为 (工具)。假定原宿主细胞中某一DNA片段含有3000个碱基对,其中G+C占碱基总数的30%,插入后的DNA整段转录形成的mRNA含有4000个碱基,其中A和U占60%,则插入进来的噬菌体DNA片段中A+T占该插入片段碱基总数的比例为 。
(4)上图的“肺炎双球菌转化实验”得出的结论是 。加热杀死的S型菌中的DNA仍有活性的原因可能是 。
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? 。
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_____________________________________________。
(16分)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的特殊结构适合做遗传物质。DNA双螺旋结构内部碱基排列顺序代表着 ,碱基排列顺序千变万化构成了DNA分子的 。
(3)DNA是一种生物大分子,由许多单体连接而成。请在方框中画出DNA单体的模式图并标注各部分名称。
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(4)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。能否检测到产物? ,原因是 。
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_________。