高中生物单倍体诱导与利用综合题

某校学生做完“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验后，想进一步探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量CO₂时，哪种条件下消耗葡萄糖较少的问题。他们对实验进行了改进：将等量的无菌葡萄糖溶液及等量的酵母菌混匀后分别加入到A、B两个锥形瓶中并密封（瓶中无氧气），如下图装置实验。一段时间后，当测定甲、乙装置中澄清石灰水变浑浊生成CaCO₃相等时，立刻停止实验，将A、B两锥形瓶溶液分别用滤菌膜过滤，除去酵母菌，分别得到滤液1和滤液2。请分析回答：

（1）甲、乙两组的实验变量是__________，实验中NaOH的作用是__________。
（2）A、B两个锥形瓶中酵母菌产生CO₂的场所分别是__________和__________。
（3）下图曲线中能正确表示B瓶实验结果的是__________。

（4）在此实验中，可以利用___________的原理进行探究。如下图，取等量的滤液1和滤液2分别倒入U形管的A、B两侧并标记，一段时间后观察两侧液面的变化。如果A、B两侧液面高度相同，则有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多；如果___________，则有氧呼吸消耗的葡萄糖少；反之，则有氧呼吸消耗的葡萄糖多。

互花米草是一种滩涂草本盐沼植物，对水淹的生态环境有很强适应能力，曾被称为“保滩护堤、促淤造陆的最佳植物”｡某科研小组以“探究互花米草体内自由水与结合水的比值和潮汐水淹时间的关系”为课题，设计了如下实验:
Ⅰ.实验思路:
（1）选取同一海滩的互花米草幼苗分别栽种于多个沙盆中｡
（2）将长势相同生长良好的互花米草幼苗平均分成    组，分别每天以0h、3h、6h、12h和24h进行水淹处理｡
（3）在处理50d后，采集整株植株并测定    含量，其比值如曲线甲所示。

Ⅱ.分析实验过程及实验结果，回答以下问题:
（1）在该实验中，    是自变量，自由水与结合水的含量是因变量。
（2）自由水与结合水的比值和植物的代谢能力及抗逆性有着密切的关系｡根据实验结果可知，互花米草在水淹时间为   h/d的环境下，抗逆性最强;在水淹时间为    h/d的环境下，代谢活动最旺盛｡
（3）在实验结束时水淹时间为24h/d的实验组互花米草长势最差，甚至死亡，主要原因是长期水淹导致互花米草进行   呼吸所致｡
（4）该实验小组同时测定K⁺吸收速率与水淹时间的关系，如曲线乙所示｡由图可知，互花米草吸收K⁺的方式是    ｡

水分胁迫是植物水分散失超过吸收，使植物组织含水量下降，正常代谢失调的现象。大量研究表明，光合速率随水分胁迫加强不断下降，是作物后期受旱减产的主要原因。左图是水分胁迫和复水对某植物叶绿素含量变化的影响(其中CX代表对照，L代表轻度胁迫，M代表中度胁迫，S代表重度胁迫)，右图表示轻度水分胁迫对叶片气孔导度（即气孔开放的程度）的影响。

(1)水分在植物细胞内是以        和         形式存在。从左图可以看出水分可以影响光合作用的

            阶段，此阶段为光合作用另一阶段提供          。在光照下，叶肉细胞产生[H]的具体部位是         。

(2)植物在不同程度的水分胁迫下，叶绿素含量都呈下降趋势，下降幅度从大到小依次是        ，并且在重度水分胁迫下叶绿素含量更难以恢复，最可能的原因是在重度水分胁迫下      受到一定程度的破坏。
(3)由右图的结果可以看出，轻度水分胁迫下气孔关闭而引起气孔导度的降低。此种情况下，水分对光合速率的影响主要是通过                                              。

(16分)保卫细胞的吸水膨胀、失水收缩会引起气孔开闭。为了探究影响气孔开闭的因素，研究者所做预实验的分组和实验结果如下：

一、实验分组：
A组：蚕豆叶片+100mLpH为7的KCl溶液+太阳光照；
B组：蚕豆叶片+100mLpH为7的KCl溶液+黑暗处理；
C组：蚕豆叶片+100mLpH为4.5的KCl溶液+太阳光照。
每组设置若干个重复样品。
二、制片观察每组烧杯中叶片下表皮气孔的开闭情况，结果记录如下表：

	完全开放（%）	半开放（%）	关闭（%）
A组	40.0	42.0	18.0
B组	1.0	11.0	88.0
C组	21.0	42.0	37.0

请下列回答：
（1）本实验的目的是：                                                        。
（2）要观察每组叶片下表皮气孔的开闭，需制片并观察。请补充制片的操作过程：取每组的蚕豆叶，用镊子撕取下表皮；在载玻片上滴一滴           ，将表皮展平于液滴中，                   。
（3）依上述实验结果可推测，与气孔的开闭调节过程有关的细胞器有                     （写出2种）。
（4）为进一步探究K⁺和Na⁺对促进叶片气孔开放的综合影响，请完善以下实验实验方案。
①在上面实验的基础上，再取三个烧杯编号D、E、F，依次加入100mLpH均为7的      、       和蒸馏水。
②在暗处理的同一蚕豆叶上剪取同样大小的若干叶片小块分别置于上述三个烧杯中。
③将烧杯置于适宜光照条件下照光4h左右。
④在显微镜下观察气孔的开闭，记录并统计实验结果。
⑤结果预测及结论：如果                ，则说明K⁺和Na⁺都能促进叶片气孔开放，且作用效果可叠加。

成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，下图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察的某一时刻的图像。请据图回答下列问题：

(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和_________________的分离，后者的结构包括[      ]和[     ]以及二者之间的细胞质。
(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是____________，植物细胞自身应具备的结构特点是______________________。
(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是____________。
(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度____________。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会____________。

人类发现了放射性同位素以后，很快便将它应用在生物学的研究中，为探明许多生命过程的奥秘起了很重要的作用。请回答：
（1）如果用含¹⁸O的水浇灌某盆栽植物，并将该盆栽植物置于光照下。过一段时间，在植物周围的空气中，能够收集到哪些含¹⁸O的气态物质？                  。
（2）在运动实验中，如果用含¹⁵N的蛋白质饲料饲养不含¹⁵N的大白鼠，在饲料适量的情况下，¹⁵N将首先出现在该动物体内细胞的哪一种细胞器中？               （线粒体／中心体／内质网／高尔基体）。如果上述饲养过程继续下去，可以发现大白鼠的组织中分离出的哪些代谢产物中有¹⁵N？                                                   （脂肪酸、肠淀粉酶、肌糖元、胰岛素）。
（3）为了证明噬菌体侵染细菌时，进入细菌的是噬菌体DNA，而不是它的蛋白质外壳，可用两种不同的放射性同位素分别标记噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体的DNA。然后再让这两种不同标记的噬菌体分别去侵染未被标记的细菌，从而对此做出实验论证。据分析，噬菌体的蛋白质外壳含有甲硫氨酸、半胱氨酸等多种氨基酸。现请你完成以下关键性的实验设计。
①实验室已制备好分别含³H、¹⁴C、¹⁵N、¹⁸O、³²P、³⁵S等6种同位素标记的微生物培养基。你将选择哪两种培养基分别用于噬菌体蛋白质外壳和噬菌体DNA的标记：                   。
②你用这两种培养基怎样去实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法和设计的理由。

为了探究植物矿质吸收是否与水分吸收同步（即植物根系是否等比例吸收矿质和水分），特设计如下实验（图）：通过光照控制大麦叶片的蒸腾作用(水分蒸发忽略不计)，然后测定大麦根系所处溶液中矿质元素含量的变化。

【探究假设】植物根系等比例吸收矿质和水分。
【实验设计】依据上述研究目的设计的实验记录表如表5。

（1）表5中，如果实验条件X1代表光照，检测变量Y2代表大麦培养液中的Ca²⁺浓度，那么X2应为___________，而作为Y1的大麦根系水分吸收（或蒸腾量）可借助于____________________测得。
（2）表5中的实验数据应按_________方式处理方可初步证实探究假设的成立与否。
A．比较Z1：Z3和Z2：z4两个比值
B．比较Z1+Z2和Z3+Z4两个加和
C．比较Z1一Z3和Z2一Z4两个差值
D．比较Z1×Z2和Z3×Z4两个乘积
（3）为了进一步调查上述假设的普遍适用性，表5中的Y3至Yn应为____________________。
（4）实验条件X l的光照既有光能因素又有热能因素，为区分两者，增设一实验条件X3_______。
A．将II号杯置于晨光或夕照之下
B．在II号杯中加装散热搅拌装置
C．在光与II号杯之间加装滤色玻片
D．将II号杯置于不同温度的恒温水浴中
（5）在本探究中，检测变量Y2的初始浓度(大麦插入前)不宜过高，否则______________________。

甲图为某植物细胞的亚显微结构模式图；乙图为甲中的两种膜结构，以及发生的生化反应；丙图为某高等动物分泌细胞。请据图回答。

（1）假设甲图细胞为洋葱鳞片叶表皮细胞，多画的结构有        （填图中标号）。
（2）请写出两种鉴定甲细胞是否为活细胞的实验方法：                                
                            。
（3）图乙中的两种生物膜分别存在于图甲的        和       （填标号）中，两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生的物质是             。
（4）影响图乙中两种膜上生化反应的主要环境因素分别是        和       。

为了探究植物矿质吸收是否与水分吸收同步(即植物根系是否等比例吸收矿质和水分)，设计如下图实验：通过光照控制大麦叶片的蒸腾作用(水分蒸发忽略不计)，然后测定大麦根系所处溶液中矿质元素含量的变化。

【探究假设】植物根系等比例吸收矿质和水分。
【实验设计】依据上述研究目的设计的实验记录表如下表。

（1）表5中，如果实验条件X1代表光照，检测变量Y2代表大麦培养液中的Ca²⁺浓度，那么X2应为_______，而作为Y1的大麦根系水分吸收(或蒸腾量)可借助于__________测得。
（2）表5中的实验数据应按_________方式处理方可初步证实探究假设的成立与否。

A．比较Z1：Z3和Z2：Z4两个比值

B．比较Z1+Z2和Z3+Z4两个加和

C．比较Z1一Z3和Z2一Z4两个差值

D．比较Z1×Z2和Z3×Z4两个乘积

（3）为了进一步调查上述假设的普遍适用性，表5中的Y3至Yn应为            。
（4）检测变量Y2的初始浓度(大麦插入前)不宜过高，否则                      。
【探究结论】植物根系以不等比例的方式吸收矿质和水分。

如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表。

装置编号	甲	乙	丙
半透膜面积	S	S/2	S
蔗糖溶液体积	T	T	2T

图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是 (  )
A.1-丙；2-甲；3-乙     B.1-乙；2-甲；3-丙
C.1-甲；2-乙；3-丙     D.1-丙；2-乙；3-甲

下列为以洋葱（2n=16）为实验材料进行不同方面的研究所得到的三幅图，请回答下列问题。

(1)三幅图中，能够利用光学显微镜观察到的是        图。与丙图相毛，甲图细胞不具有的细胞器有             。
(2）甲图A细胞中应有    条染色单体，请将图中细胞A-E按照正确的细胞分裂次序排列               。
（3）乙图所示现象称作      ，造成这一现象的内因是         ，外因是                   。
(4)丙图中①和④在膜结构上的共同特点是            ，③与＿＿＿＿＿＿＿（用图中的标号和名称表示）的形成有关．

洋葱是常用的生物学实验材料之一，下列是利用洋葱为实验材料进行的一系列实验，请回答有关问题。
(1)洋葱的叶可用于叶绿体中色素的提取实验。提取色素时要充分研磨，加入碳酸钙粉末的目的是__________。将提取的色素溶液加入富含CO₂的水中，给予适宜光照________（填“能”、“不能”）释放出氧气．
(2)紫色洋葱鳞叶的外表皮可用于植物细胞吸水和失水实验。将已经发生质壁分离的洋葱鳞叶外表皮细胞，置于某低浓度的蔗糖溶液中，观察到液泡开始变大，此过程中细胞吸水的能力________（填“变大”、“变小”“不变”）。后来液泡体积不再变化，此时细胞液浓度和外界溶液浓度的大小关系为____。
(3)洋葱新生根尖可用于观察植物细胞的有丝分裂实验。洋葱根尖细胞周期为12h。某同学观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片并统计各时期细胞数目（个）如下表：
 
根据表中数据计算有丝分裂后期的时间约为____h（保留小数点后两位）。
(4)培养分散开的连续分裂的洋葱根尖细胞，并根据DNA含量分类，结果如下图：

有丝分裂中期、后期的细胞分别包含在图中的____、____组。如果在培养液中加入适量的秋水仙素，会使____组细胞相对数目增多；如果加入DNA合成抑制剂，会使____组细胞相对数目增多。

下图1表示渗透作用装置，一段时间后液面上升的高度为h，其中半透膜为膀胱膜，装置溶液A、a起始浓度分别用M_A、M_a表示；图2表示一个洋葱鳞片叶表皮细胞放在蔗糖溶液后发生质壁分离过程图。请根据图回答问题：

（1）图1中，如果A、a均为蔗糖溶液，且开始时M_a＞M_A，则达到平衡后M_A________M_a（填大于、等于、小于），图1中的半透膜相当于图2中的_______________________________，由________________（填数字）组成。
（2）图2中，如果B、b分别表示蔗糖溶液和细胞液，且起始浓度分别为M_B、M_b，则达到平衡后M_B________M_b（填大于、等于、小于）。
（3）若将图2细胞制成临时装片，并用光学显微镜观察，能观察到染色体吗？________   原因是_____________________________________________。

如图所示为某学生进行某实验的基本操作步骤，请回答以下问题。

(1)你认为他做该实验的目的是___________________________________________。
(2)B步骤主要观察紫色洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色________的大小以及________的位置。
(3)请描述C步骤的操作方法：_____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)该实验在B、D、F三者之间形成了自身对照，其中B、D中属于实验组的是________组，在D、F中属于对照组的是________组。
(5)该同学通过多次实验，得出的体会是在B、D之间不宜停留时间过长，否则会导致实验失败。你认为最合理的原因是____________________________________________________。
(6)若改用小麦的根毛细胞进行上述实验，由于观察的细胞无色透明，为了取得更好的观察效果，调节显微镜的措施是_____________________________________________________。
(7)通过实验发现，蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。
请据此拟定一个相关的研究课题：__________________________________________
________________________________________________________________________。

部分刚采摘的水果或蔬菜表面有残留农药，很多人认为把水果或蔬菜放在清水中浸泡可以有效除去其表面的残留农药。为探究此种处理方法的正确性，某生物兴趣小组做了如下实验。
实验一：取相同的青菜各1  kg作为样本，并对其用不同方法进行处理，结果如下：

	甲	乙	丙	丁
处理方法	未做处理	纯水冲洗1  min	浸入纯水1  min	浸入纯水30  min
1  kg青菜 农药残留量	0.196  mg	0.086  mg	0.097  mg	0.123  mg

实验二：取相同的青菜500  g，并将其浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞的细胞液浓度，所得数据可绘出如下曲线。

根据上述实验结果分析回答下列问题：
(1)在实验一中，甲、乙两组对照可以说明__________；丁组农药残留量比丙组农药残留量多，最可能的原因是__________________________________________________________。
(2)研究表明，植物细胞既可以吸收水也可以吸收可溶性农药。在实验二中，青菜细胞的细胞液浓度随时间推移从A点下降到B点，其原因是__________________，之后又从B点略有上升达到C点，其原因是__________________________________。综合上述分析，植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药是否为同一过程，并解释。