高中生物科学探究的过程和方法综合题

)研究发现少数病毒(如烟草花叶病毒，简称TMV)体内仅有蛋白质和RNA两种化学成分，这类生物性状(如TMV能感染正常的烟草叶片，使之出现相应的病斑)的遗传是受蛋白质控制还是受RNA控制？请设计实验探究TMV的遗传物质。
实验原理：
(1)利用水—苯酚溶液可以将TMV分离，获得TMV的蛋白质和RNA。
(2)TMV能感染正常烟草使之出现相应的病斑。
(3)遗传物质能使生物性状保持相对稳定。
实验材料：烟草花叶病毒、正常生长的烟草、水—苯酚溶液，试管、玻璃棒等必需的实验仪器。
主要实验步骤：
(1)利用水—苯酚溶液分离TMV，获得纯净的TMV的蛋白质和RNA。
(2)取正常生长的烟草植株，选取 _______________________________________
_________________________________________________________________ 。
(3)分别用完整的    、     、     感染A、B、C三片叶。
(4)正常培养烟草植株，并注意观察___________________________________。
实验结果预测及结论：
(1) ________________________________________________________________
 _________________________________________________________________，
说明TMV中蛋白质是遗传物质。
(2) ________________________________________________________________
_________________________________________________________________ ，
说明TMV中RNA是遗传物质。

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。

(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　                         　。 

（10）下图为用含³²P的T₂噬菌体侵染大肠杆菌的实验。据图回答下列问题：

（1）不能用含有³²P的培养基直接培养噬菌体使噬菌体标记上³²P，为什么？
______________________                     __                      ________。
（2）图中锥形瓶内的培养液是用来培养                   。
（3）若用³⁵S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经过离心后，放射性物质较高的部位在离心管的                                 。                          
（4）噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了                            。
（5）噬菌体侵染细菌实验与肺炎双球菌转化实验方法不同，但的实验设计思路却有共同之处，体现在                                                                    。

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）他们指出“噬菌体在分子生物学的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位一样”。这句话指出了噬菌体作实验材料在结构和成分上具有_____________的特点。
（2）通过_________________________________________的方法分别获得被³²P和³⁵S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中____________________变化。
（3）侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如右图所示的实验结果。搅拌的目的是____________________，所以搅拌时间少于1分钟时，上清液中的放射性_____________。实验结果表明当搅拌时间足够长以后，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％，证明___________________________
___________。图中“被浸染细菌”的存活率曲线基本保持在100％，本组数据的意义是作为对照组，以证明___________________________________________，否则细胞外_____________放射性会增高。
（4）本实验证明病毒传递和复制遗传特性中______________起着作用。

英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验：

	第1组	第2组	第3组	第4组
实验处理	注射活的R型菌	注射活的S型菌	注射加热杀死 的S型菌	注射活的R型菌与加热杀死的S型菌
实验现象	小鼠不死亡	小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌	小鼠不死亡	小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌

（1）将第4组实验结果与第1、2、3组实验结果对比分析可知，这些S型活细菌是在的作用下由           转化而成的。
（2）为证实哪种物质促进了这一转化过程，艾弗里设计了肺炎双球菌的体外转化实验：首先从          型菌中提取分离出DNA、蛋白质、多糖等物质，然后将它们分别与           混合，进行培养，观察哪一组能分离出活的S型菌。实验结果只有加入DNA的一组实验中出现了活的S型菌，说明           。

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_________。

(10分)某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如下表所示)。产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。

标记项目	噬菌体	细菌
DNA或脱氧核苷酸	^32P标记	^31P标记
蛋白质或氨基酸	^32S标记	^35S标记

(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的________和________元素，各有________个和________个。
(2)子代噬菌体中，只含³²P的有________个；只含³¹P的有________个。
(3)子代噬菌体的蛋白质分子中都没有________元素，由此说明______                       ；子代噬菌体蛋白质都含有________元素，这是因为_______________________                                    ___。

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。

禽流感是由禽流感病毒(一种非逆转录RNA病毒)引起的急性传染病，能感染人类。研究者针对禽流感病毒进行了相关研究。请回答下列问题：
（1）禽流感病毒遗传物质的基本组成单位有            种。对禽流感病毒的基因测序时，主要工作目标是测定禽流感病毒            。
（2）病毒除感染家禽外，还能感染其他哺乳动物，说明不同种类的被感染细胞表面具有相似的            ，体现了细胞膜具有            的功能。在被感染的细胞中，通过RNA复制与翻译过程合成病毒蛋白，从而产生子代病毒，机体被感染细胞的清除可通过            免疫实现。
（3）某男子感染了禽流感病毒并已产生相应抗体，无明显病症，但这并不能保证他短期内再次感染时不会成为禽流感患者，理由是            。

下图表示病毒侵入宿主体内的复制过程示意图，请回答：

（1）病毒核酸进入宿主细胞后，此时用血清学方法和电镜检查无病毒颗粒，称为“隐蔽期”，这是因为_______________________。
（2）物质D、H分别可能是_________________、_________________。
（3）B、F的区别是_____________________。过程f称为________。
（4）假如A为RNA，经实验分析确定其碱基总数为X，其中鸟嘌呤G的数量为Y，你能否推断出构成A的几种碱基数量分别是多少，    为什么？_______________________。根据中心法则分析，RNA病毒遗传信息的传递过程与人体不同的步骤可能有__________________、__________________。

R型肺炎双球菌菌体无多糖类的荚膜，是无毒性细菌；S型肺炎双球菌菌体有多糖类的荚膜，是有毒性细菌，使人患肺炎或使小鼠患败血症。科学家艾弗里及其同事利用肺炎双球菌来探究什么是遗传物质的问题。
实验材料、用具：S型细菌、DNA水解酶、培养基、培养器等。艾弗里等人先做了三组实验：
①S型细菌的蛋白质＋R型活细菌R型菌落
②S型细菌荚膜的多糖＋R型活细菌R型菌落
③S型细菌的DNA＋R型活细菌R＋S型菌落
(1)艾里弗等人后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请按照
①②③中表达式写出第四组实验方法和结果：
④_____________________________________________________。
(2)从上述实验可以得出结论__________________________________________。
(3)从③④组实验可知，S型细菌的DNA或基因能否通过R型细菌的细胞膜？____。
(4)有人认为，上述四组实验并不能说明蛋白质和多糖不是遗传物质，理由是什么？
_______________________________________________________________。
(5)肺炎双球菌具有的细胞器是________。

(7分)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大肠杆菌的实验，实验包括4个步骤：
①培养噬菌体     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   。
A．①②④③       B．②①④③     C．②①③④     D．④②①③
（2）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
（3）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?   。

（4）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    。
（5）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     。(2分)

( 6 分）经过许多科学家的不懈努力，遗传物质之谜终于被破解，请回答下列相关问题。

（1）1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究肺炎双球菌是如何使人患肺炎的，他用两种不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠，过程如图所示。从第一、二、三组的对照实验可知：只有 S 型活细菌才能使小鼠死亡，在本实验中若第四组为实验组，则对照组是第一组和第      组。
（2）1944年，艾弗里等人在格里菲思实验的基础上将 S 型细菌中的各种物质进行了         和提纯，通过一系列严密的科学实验，证明        是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
（3）1953年，沃森和克里克提出 DNA 分子的立体结构是由两条链反向平行盘旋成的双螺旋结构， DNA 分子中        和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排在内侧。
（4）DNA复制的方式是        复制。若一个 DNA 分子有 100 个碱基对，腺嘌呤占碱基总数的 20 %，如果连续复制 2 次，则需要游离的胞嘧啶是      个。