高中生物科学探究的过程和方法综合题

请利用所给的含有大肠杆菌生长所需各种营养成分的培养基(分别含³²P标记的核苷酸和³⁵S标记的氨基酸)、大肠杆菌菌液、T₂噬菌体进行实验，证明DNA是遗传物质。
实验过程：
步骤一：分别取等量含³²P标记的核苷酸和含³⁵S标记的氨基酸的培养基装入两个相同培养皿中，并编号为甲、乙。
步骤二：在两个培养皿中接入________________，在适宜条件下培养一段时间。
步骤三：放入________，培养一段时间，分别获得________和________的噬菌体。
步骤四：用上述噬菌体分别侵染________的大肠杆菌，经短时间保温后，用搅拌器搅拌、放入离心管内离心。
步骤五：检测放射性同位素存在的主要位置。
预测实验结果：

(1)在甲培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如________图。
(2)在乙培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如________图。

艾费里等人通过实验证实了在肺炎双球菌转化实验中，起转化作用的是DNA。该实验最为关键的设计思路是：                   。以细菌为实验材料主要是由于细菌具有   、          等优点（写出两点即可）
请利用DNA酶做试剂，设计实验方案，验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”
材料用具：R型菌、S型菌、DNA酶、蒸馏水、制备培养基所需的原料。
实验设计方案：
第一步：从S型细菌中提取DNA；
第二步：制备符合要求的培养液，将其均分成三组，标号为A、B、C，请将处理方法填写在表格中：

组合编号	A	B	C
处理方法	不加任何提取物

   第三步：将R型细菌分别接种到三组培养基上。
第四步：将接种后的培养基装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况。
预测实验结果                                       。

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。

微生物与人类的关系极为密切，虽然有些微生物能使人和动植物患病，但多数微生物对人类是有益的。回答下列有关微生物的知识：
I．在研究DNA是生物的主要遗传物质时，艾弗里和他的同事利用肺炎双球菌进行了体外转化实验，在将提取的S型细菌物质与R型细菌混合后培养时，发现只有加人DNA，R型细胞才能够转化为S型细菌，请问：如何利用肉眼知道R型细菌发生了转化?                                                    。
Ⅱ．麻风杆菌能侵害人，可通过皮肤接触，或由飞沫传播，疾病潜伏期长，发病慢，病程长，如不进行治疗，往往发展至最终死亡。当人体感染麻风杆菌后所进行的免疫“效应阶段"是（   ）

A．淋巴因子→靶细胞	B．效应T细胞→靶细胞
C．T细胞→效应T细胞	D．效应B细胞→抗体

Ⅲ．谷氨酸是生物体内一种重要的有机小分子，谷氨酸钠是它的钠盐，是味精等调味品的主要成分，目前我们可以利用微生物发酵生产谷氨酸。

（1）常用的谷氨酸生产菌种除了谷氨酸棒状杆菌外，还有黄色短杆菌。这些菌种在基因结构上的主要特点是                                  。
（2）如果在蛋白质合成过程中，携带谷氨酸的转运RNA如右图所示，那么对应基因的碱基序列是                                        。
（3）某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染，菌群大量死亡，但人们却侥幸从中获得了少数可抵抗噬菌体的新菌种，这种新性状的产生来源于                          。   

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__________________________________________________________________

据下列资料分析回答。
资料一：1928年，英国医生格里菲斯想研制出抗肺炎双球菌的疫苗，他选择了两种肺炎双球菌进行了如下实验：
第一组：将活的R型细菌注射入小鼠体内，小鼠不死亡。
第二组：将活的S型细菌注射入小鼠体内，小鼠死亡。
第三组：将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡。
第四组：将加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，小鼠死亡，检查死鼠心脏中所存在的细菌加以分离和检查，发现它们竟然都是S型!
资料二：预防人感染肺炎双球菌，可接种的疫苗由含有23种最普遍的肺炎双球菌的多糖荚膜混合组成，目前上市使用的这种肺炎双球菌疫苗可以涵括己开发国家85～90%以上的侵袭性菌种。该疫苗对囊括的23种血清型以外的肺炎双球菌引起的感染，并无预防效果。
(1)人接种疫苗后，不能预防23种血清型以外的肺炎双球菌引起的感染，原因是___________________。
(2)下列关于肺炎双球菌的叙述，不正确的是(   )

A．细胞壁主要是由糖类和蛋白质结合而成的化合物组成

B．与酵母菌不同，R型、S型细菌均没有由核膜围成的细胞核

C．格里菲思的实验不能证明DNA是主要的遗传物质

D．肺炎双球菌用人体细胞的核糖体合成自身的蛋白质

(3)在第四组实验中，R型转化形成的S型肺炎双球菌的性状是稳定遗传的，说明发生了可遗传的变异，其变异方式属于______________。
(4)结合免疫学的知识分析：将第三组实验后的小鼠培养一段时间，再将R型活菌与S型死菌混合后注入该鼠，请预期实验结果，并解释原因。
结果：_________________________________________________________________。
原因：_________________________________________________________________。

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________________。

烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟草，导致烟叶上出现圆形和三角形斑点（见图A）。有人将HRV的RNA和TMV的蛋白质结合在一起，形成一个类似“杂种”的新品系。用它进行侵染烟草实验，结果见图B。请回答：

（1）B图中的a~d分别说明了什么？
a. ________________________________________________________________；
b. ________________________________________________________________；
c. ________________________________________________________________；
d. ________________________________________________________________。
（2）B图所示整个实验证明了___________________________________________。

回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题：
Ⅰ.1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记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：

(1)写出以上实验的部分操作步骤：
第一步：______________________________________________________________________。
第二步：______________________________________________________________________。
(2)以上实验结果说明：_____________________________________________________。
(3)若要大量制备用³⁵S标记的噬菌体，需先用³⁵S的培养基培养________，再用噬菌体去感染________________________________________________________________________。
Ⅱ.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，上层液放射性应该为0，其原因是_________________________________。
(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__________________________________________。
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____________________________________________________。
(4)噬菌体侵染细菌实验证明了_____________________________________________。
(5)上述实验中，________(填“能”或“不能”)用¹⁵N来标记噬菌体的DNA，理由是________________________________________________________________________。

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？             。

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。

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                    。