高中生物科学探究的过程和方法综合题

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                          。

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。________________________

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。

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_________。

近几年，猪流感在全球范围内扩散，严重威胁着养殖业和人类的健康。某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是RNA病毒，同时提出疑问：猪流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？下面是兴趣小组探究猪流感病毒的遗传物质设计的实验步骤，请将其补充完整。
(1)实验目的：____________________________________。
(2)材料用具：显微注射器，猪流感病毒的核酸提取液，猪胚胎干细胞，DNA酶和RNA酶等。
(3)实验步骤：
第一步：把猪流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，_______________________________________。
第二步：取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取液注射到三组猪胚胎干细胞中。
第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取出样品，检测是否有猪流感病毒产生。
(4)预测结果及结论：
①______________________________________________。
②______________________________________________。
③若A、B、C三组都出现猪流感病毒，则猪流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。

( 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。

某生物兴趣小组在学习了 “肺炎双球菌转化实验”后也重复了相关实验，并提出了新的问题进行探究。
（1）配制培养基：通常加入        以便形成固体培养基。
（2）重复实验：A组实验接种正常R型细菌；B组接种正常S型菌；C组接种加热杀死的S型菌；D组接种加热杀死的S型菌和正常的R型菌的混合液。培养结果如下。

（3）实验结论及分析：
①本实验中设置的对照组是          ，D组出现的S型菌是R型菌变异的结果，该变异类型属于               ，转化形成的S型菌和野生型S型菌的遗传物质           （相同、不相同）。
②观察D组实验结果后，有同学提出D组实验的结果出现可能是实验时对S型细菌加热杀死不彻底造成的？根据         组实验结果即可否定此假设。
③根据实验结果可推测出S型菌中存在着某种            。
④艾弗里等人研究发现S型菌中能促使R型菌转化的物质是DNA。兴趣小组同学分析S型菌加热杀死后， S型菌的DNA之所以能进入R型菌，是因为R型菌应处于         态。
（4）兴趣小组又进行了以下4个实验，则小鼠存活的情况依次是_____________
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
A．存活、存活、存活、死亡          B．存活、死亡、存活、死亡
C．死亡、死亡、存活、存活          D．存活、死亡、存活、存活

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           。

下面介绍的是DNA研究的科学实验：
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，下图是实验的部分过程：

（1）写出以上实验的部分操作过程：
第一步：用³⁵S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法。                                                      
第二步：用被³⁵S标记的噬菌体去侵染没有被放射性标记的______________。
第三步：一定时间后，在搅拌器中搅拌，后进行离心。
（2）以上实验结果不能说明遗传物质是DNA，为什么？
____________________________________________________________。
（3）噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体的DNA和蛋白质外壳原料来自（      ）

A．细菌的脱氧核苷酸及其氨基酸

B．噬菌体的脱氧核苷酸及其氨基酸

C．噬菌体的脱氧核苷酸和细菌的氨基酸

D．细菌的脱氧核苷酸及其噬菌体的氨基酸

（4）用³⁵S标记噬菌体侵染细菌，理论上离心之后沉淀中不含放射性，实际上沉淀中会含有少量的放射性，产生一定的误差，产生此结果可能的原因是____________________。
（5）若用一个³²P标记的噬菌体去侵染未被放射性标记的大肠杆菌，此噬菌体复制3代后，子代噬菌体中含有³²P的噬菌体的个数是________。

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)。

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？             。

烟草是一种经济作物，也是生物学实验的常用材料。请回答下列有关问题：
（1）烟草的遗传物质中能储存足够量的遗传信息，遗传信息蕴藏在_______________之中。DNA分子上分布着多个基因，基因是_______________。
（2）将烟草的一个具有活性的根尖分生区细胞放入含³²P标记的脱氧核苷酸培养液中，在第二次细胞分裂的中期，发现有一条染色单体中只有一条脱氧核苷酸链有放射性，则其姐妹染色单体有______条链含有放射性。在根尖分生区细胞的DNA中碱基A有3000个，占全部碱基数的3/8，则碱基G的个数为         。
（3）烟草花叶病毒会感染烟草的叶片，使之出现相应的病斑，试写出证明烟草花叶病毒的遗传物质为RNA的实验思路：             。
（4）如果用¹⁵N、³²P、³⁵S同时标记烟草花叶病毒后让其侵染未做标记的烟草细胞，在产生的子代烟草花叶病毒中，能够找到的放射性元素是_____，其存在的部位是             。

烟草是一种经济作物，也是生物学实验的常用材料。请回答下列有关问题：
（1）烟草性状遗传的实质是                。烟草的遗传物质中能储存足够量的遗传信息，遗传信息蕴藏在_____________之中。
（2）将烟草的一个具有活性的根尖分生区细胞放入含³²P标记的脱氧核苷酸培养液中，在第二次细胞分裂的中期，发现有一条染色单体中只有一条脱氧核苷酸链有放射性，则其姐妹染色单体有______条链含有放射性。在根尖分生区细胞的DNA中碱基A有3000个，占全部碱基数的3/8，则碱基G的个数为            。
（3）如果用¹⁵N、³²P、³⁵S同时标记烟草花叶病毒后让其侵染未做标记的烟草细胞，在产生的子代烟草花叶病毒中，能够找到的放射性元素及其存在的部位是              。

某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质（如下表）。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。

（1）子代噬菌体中，只含³²P的有     个；同时含有³¹P、 ³²P的有       个。
（2）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。