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高中三年级生物

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    下列科学方法与实验目的组合恰当的一组是
    [     ]

    A.科学方法: 光学显微镜观察   实验目的:认识细胞膜磷脂双分子层
    B.科学方法:标志重捕法   实验目的:调查蚜虫的种群密度
    C.科学方法:建构物理模型    实验目的:研究DNA分子结构
    D.科学方法:35S标记噬菌体的DNA,并以此侵染细菌    实验目的:证明DNA是遗传物质
    本题信息:2011年河南省模拟题生物单选题难度一般 来源:马娟
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本试题 “下列科学方法与实验目的组合恰当的一组是[ ]A.科学方法: 光学显微镜观察 实验目的:认识细胞膜磷脂双分子层B.科学方法:标志重捕法 实验目的:调查蚜虫的...” 主要考查您对

生物膜的流动镶嵌模型

遗传物质

DNA分子的结构

种群的数量特征

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生物膜结构的探索历程:

1、19世纪末,欧文顿发现凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞,于是他提出:膜是由脂质组成的。
2、20世纪初,科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来,化学分析表明,膜的主要成分是脂质和蛋白质。
3、1925年,两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气一水界面上铺展成单分子层,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。由此他们得出的结论是细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
4、1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗一亮一暗的三层结构,并大胆地提出生物膜的模型是所有的生物膜都由蛋白质--脂质--蛋白质三层结构构成,电镜下看到的中间的亮层是脂质分子,两边的暗层是蛋白质分子,他把生物膜描述为静态的统一结构。
5、1970年,科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验,以及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性。
6、1972年,桑格和尼克森提出的为流动镶嵌模型大多数人所接受。

生物膜的流动镶嵌模型:

1、生物膜的流动镶嵌模型图解:
 

①糖蛋白(糖被):细胞识别、保护、润滑、免疫等。
②蛋白质分子:膜功能的主要承担着。
③磷脂双分子层:构成膜的基本支架。
2、基本内容
(1)脂质:构成细胞膜的主要成分是磷脂,磷脂双分子层构成膜的基本骨架。
①磷脂分子的状态:亲水的“头部”排在外侧,疏水的“尾部”排在内侧。
②结构特点:一定的流动性。
(2)蛋白质:膜的功能主要由蛋白质承担,功能越复杂的细胞膜,其蛋白质的含量越高,种类越多。
①蛋白质的位置:有三种。镶在磷脂双分子层表面;嵌入磷脂双分子层;贡穿于磷脂双分子层。
②种类: a.有的与糖类结合,形成糖被,有识别、保护、润滑等作用。 b.有的起载体作用,参与主动运输过程,控制物质进出细胞。 c.有的是酶,起催化化学反应的作用。
(3)特殊结构——糖被
①位置:细胞膜的外表。
②本质:细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白。
③作用:与细胞表面的识别有关;在消化道和呼吸道上皮细胞表面的还有保护和润滑作用。
(4) 细胞膜的特征:
①结构特征:具有一定的流动性。
②功能特征:具有选择透过性。
细胞膜的流动性与选择透过性的区分方法:

1.结构特点:具有一定的流动性。
(1)原因:膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
(2)表现:变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。
(3)影响因素:主要受温度影响,适当温度范围内,随外界温度升高,膜的流动性增强,但温度超过一定范围,则导致膜的破坏。
2.功能特性:具有选择透过性。
(1)表现:植物根对矿质元素的选择性吸收,神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出,肾小管的重吸收和分泌,小肠的吸收等。
(2)原因:遗传性决定载体种类、数量决定选择性。
3.二者的区别与联系
(1)区别:流动性是细胞膜结构方面的特性,选择透过性体现了细胞功能方面的特性,主动运输能充分说明选择透过性。
(2)联系:细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性,细胞才能完成其各项生理功能,才能表现出选择透过性。相反,如果细胞膜失去了选择透过性,细胞可能已经死亡了。
易错点拨

1、位于细胞膜外侧面的糖蛋白形成糖被,它是识别图中细胞膜内外侧的标志。
2、载体蛋白属于嵌入或贯穿磷脂双分子层的蛋白质。载体具有饱和现象,当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时,细胞吸收该物质的速度不再随物质的浓度增大而增大。
3、磷脂双分子层数、生物膜层数与磷脂分子层数:磷脂双分子层数=生物膜层数=磷脂分子层数的一半 。

例  血浆中的1个葡萄糖分子进入组织细胞被彻底氧化分解,需要穿过几层磷脂分子(   )
A.5层  B.3层   C.6层   D.4层
思路点拨:葡萄糖首先要穿过毛细血管壁进入组织液,至少要跨毛细血管壁的一层上皮细胞,即穿过2层细胞膜,再进入组织细胞共穿过3层细胞膜,生物膜都是由磷脂双分子构成,故本题穿越的磷脂分子层数是6。答案C
遗传物质发现的实验及其内容:

1、遗传物质:
①概念:能单独传递遗传信息的物质。
②遗传物质的主要载体是染色体。
③作为遗传物质应具备的特点是:
a、分子结构具有相对稳定性;
b、能自我复制,保持上下代连续性;
c、能指导蛋白质合成;
d、能产生可遗传变异。
2、实验:包括肺炎双球菌转化实验、艾弗里证明DNA是遗传物质的实验(肺炎双球菌体外转化实验)、T2噬菌体侵染细菌的实验(用分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培养基培养大肠杆菌。)、烟草花叶病毒的感染和重建实验。
实验证明DNA是主要的遗传物质,少部分生物的遗传物质是RNA。
(1)肺炎双球菌转化实验:
①肺炎双球菌
S型细菌 R型细菌
菌落 光滑 粗糙
菌体 有多糖类荚膜 无多糖类荚膜
毒性 有毒性,使小鼠患败血症死亡 无毒性
②肺炎双球菌体内转化实验
a、研究者:1928年,英国科学家格里菲思。
b、实验材料:S型和R型肺炎双球菌、小鼠。
c、实验原理:S型肺炎双球菌使小鼠患败血病死亡;R型肺炎双球菌是无毒性的。
d、实验过程:


e、结论:加热杀死的S型细菌体内含有“转化因子”,促使R型细菌转化为S型细菌。
(2)艾弗里证明DNA是遗传物质的实验(肺炎双球菌体外转化实验):
a、研究者:1944年,美国科学家艾弗里等人。
b、实验材料:S型和R型肺炎双球菌、细菌培养基等。
c、实验设计思路:把DNA与其他物质分开,单独直接研究各自的遗传功能。
d、实验过程及分析

e、实验分析:①只有S型细菌的DNA能使R型细菌发生转化。 ②DNA被水解后不能使R型细菌发生转化。
d、实验结论:①S型细菌的DNA是“转化因子”,即DNA是遗传物质。 ②同时还直接证明蛋白质等其他物质不是遗传物质。
(3)T2噬菌体侵染细菌的实验:
a、研究着:1952年,赫尔希和蔡斯。
b、实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌等。
c、实验方法:放射性同位素标记法。
d、实验思路: S是蛋白质的特有元素,DNA分子中含有P,蛋白质中几乎不含有,用放射性同位素32P和放射性同位素35S分别标记DNA和蛋白质,直接单独去观察它们的作用。
e、实验过程:标记细菌→标记噬菌体→用标记的噬菌体侵染普通细菌→搅拌离心。


科学家首先用放射性同位素35S标记了一部分噬菌体的蛋白质,并用放射性同位素32P标记了另一部分噬菌体的DNA,然后,用被标记的T2噬菌体分别去侵染细菌(上图),当噬菌体在细菌体内大量增殖时,生物学家对被标记物质进行测试。
f、测试的结果表明,噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部,而是留在细菌的外部,噬菌体的DNA却进入了细菌体内,可见,噬菌体在细菌内的增殖是在噬菌体DNA的作用下完成的。即结论:在噬菌体中,亲代和子代间具有连续性的物质是DNA,即子代噬菌体的各种性状是通过亲代 DNA传给后代的,DNA才是真正的遗传物质。



体内转化实验与体外转化实验的比较:

体内转化实验 体外转化实验
实验者 格里菲思 艾弗里及同事
培养细菌 用小鼠(体内) 用培养基(体外)
实验原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌各成分作用的相互对照
实验结果 加热杀死的S型细菌能使R型细细菌转化为S型细菌 S型细菌的DNA使R型菌转化为S型细菌
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传 物质
两实验联系:

(1)所用材料相同,都是肺炎双球菌R型和S型
(2)体内转化实验是基础,仅说明S型细菌体内有“转化因子”,体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA
(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则

肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较:

1.实验设计思路比较

 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验
思路相同 设法将DNA与其他物质分开,单独、直接研究它们各自不同的遗传功能
处理方式有区别 直接分离:分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型细菌混合培养 同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)

 2.两个实验遵循相同的实验设计原则——对照原则
3.实验结论比较
(1)肺炎双球菌转化实验的结论:证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。
(2)噬菌体侵染细菌实验的结论:证明DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质,因为蛋白质没有进入细菌体内。

知识点拨:

1、上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析:
①用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性的原因:
a.保温时间过短,部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射陡。
b.保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液中,也会使上清液的放射性含量升高。
②用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中也有少量放射性的原因:由于搅拌不充分,有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。
2、关于噬菌体侵染细菌实验中放射性元素的去向问题
①若用32P和35S标记病毒而宿主细胞未被标记,相当于间接地将核酸和蛋白质分开,只在子代病毒的核酸中有32p标记。
②若用32p和35S标记宿主细胞而病毒未被标记,则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素。
③若用C、H、O、N等标记病毒而宿主细胞未被标记,则只在子代病毒的核酸中有标记元素。
④若用C、H、O、N等标记宿主细胞而病毒未被标记,则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素。
3、标记噬菌体时应先标记细菌,用噬菌体侵染被标记的细菌,这样来标记噬菌体。因为噬菌体是没有细胞结构的病毒,只能在宿主细胞中繁殖后代,所以在培养基中它是不能繁殖后代的。
4、噬菌体侵染细菌实验只能证明DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质,因蛋白质没有进入细菌体内。除此之外,还能证明DNA能进行自我复制,DNA控制蛋白质的合成。
5、两个实验都不能证明DNA是主要的遗传物质。
6、细胞生物(包括原核和真核生物)含有两种核酸(DNA和RNA),遗传物质是DNA;病毒没有细胞结构,只有一种核酸(DNA病毒、RNA病毒)。
7、DNA有四种碱基(AGCT),四种脱氧核苷酸。RNA有四种碱基(AGCU),四种核糖核苷酸。
知识拓展:

1、实验设计的基本思路是设法把 DNA和蛋白质分开,单独观察它们的作用。
2、加热杀死的S型细菌,其蛋白质变性失活; DNA在加热过程中,双螺旋解开,氢键被打断,但缓慢冷却时,其结构可恢复。
3、转化因子的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中,即实现了基因重组。
4、T2噬菌体
(1)结构:

(2)T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的,头部内含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分,进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后,大肠杆菌裂解,释放出大量的噬菌体。
 5、侵染特点及过程
①进入细菌体内的是噬菌体的DNA,噬菌体的蛋白质外壳留在外面不起作用。
②噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成 →组装→释放五个过程。
6、增殖特点:在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质合成自身成分,进行增殖。

DNA分子的结构:

1、DNA的元素组成:C、H、O、N、P
2、DNA分子的结构:DNA的双螺旋结构,两条反向平行脱氧核苷酸链,外侧磷酸和脱氧核糖交替连结,内侧碱基对(氢键)碱基互补配对原则。
3、模型图解:

4、DNA分子的结构特性
(l)稳定性:DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变;两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性:DNA分子中碱基时排列顺序多种多样。
(3)特异性:每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。


知识点拨:

碱基互补配对的规律:

知识拓展:

1、两条链之间的脱氧核苷酸数目相等→两条链之间的碱基、脱氧核糖和磷酸数目对应相等。
2、碱基配对的关系是:A(或T)一定与T(或A)配对、G(或C)一定与C(或G)配对,这就是碱基互补配对原则。其中,A与T之间形成2个氢键,G与C之间形成3个氢键。
3、DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分,即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。

种群的数量特征:

1、种群的数量特征:

特征\\项目 定义 特点或作用
种群密度 单位面积或体积内某种群的个体数量 ①不同物种,种群密度不同;同一物种,种群密度可变;②调查方法:样方法和标志重捕法
出生率和死亡率 种群单位时间内新产生(死亡)的个体数目占该种群个体总数的比例 是决定种群大小和种群密度的重要因素
年龄结构 一个种群中各年龄期的个体数目的比例 ①三种类型:

增长型(A)、稳定型(B)、衰退型(C)
②可预测种群数量的变化趋势
性别比例 种群中雌雄个体数目的比例 在一定程度上影响种群密度
迁入率和迁出率 单位时间内迁入或迁出个体占该种群个体总数的比例 直接影响种群大小和种群密度
2、种群密度的计算:种群的个体数量/空间大小(面积或体积)     
①逐个计数:针对范围小,个体较大的种群;
动物:标志重捕法(对活动能力弱、活动范围小);
植物:样方法(取样分有五点取样法、等距离取样法)取平均值;
②估算的方法:昆虫:灯光诱捕法;微生物:抽样检测法。

知识点拨:

种群各数量特征间的联系:


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