2024届高考 二轮备考专题(十四)　命题点2　生物科学史及生物科学发展中常用的科学方法与技术 学案

命题点2生物科学史及生物科学发展中常用的科学方法与技术1．教材涉及的科学史汇总(1)“细胞学说”的建立过程①罗伯特·胡克——细胞的发现者和命名者。②列文虎克——用自制显微镜观察细胞。③施莱登和施旺——建立“细胞学说”。④魏尔肖——总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。(2)流动镶嵌模型的建立过程①欧文顿——用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验——细胞膜是由脂质组成的。②罗伯特森——电镜下观察到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，将细胞膜描述为静态的统一结构。③辛格和尼科尔森——提出细胞膜的流动镶嵌模型。(3)酶的发现过程①巴斯德——酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致(没有活细胞的参与，糖类不可能变成酒精)。②毕希纳——将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶。③萨姆纳——提取出脲酶并证明脲酶是蛋白质。④切赫和奥尔特曼——发现少数RNA也具有生物催化功能。(4)光合作用的发现过程①恩格尔曼——用水绵和需氧细菌证明光合作用释放O2及光合作用需要光照。②鲁宾和卡门——用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。③卡尔文——用14C标记CO2，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，即卡尔文循环：14CO2→14C3→(14CH2O)。(5)遗传规律的发现史①孟德尔——用豌豆作为遗传实验材料，利用假说—演绎法提出遗传的两条基本规律，即分离定律和自由组合定律(关注孟德尔成功的原因)。②摩尔根——用假说—演绎法证明基因位于染色体上(用果蝇作为遗传实验材料)。(6)遗传物质的发现史①格里菲思——通过肺炎链球菌的体内转化实验证明了已经加热致死的S型细菌中含有某种“转化因子”。②艾弗里——通过肺炎链球菌的体外转化实验证明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA(转化因子为DNA)。③赫尔希和蔡斯——用放射性同位素标记法(32P、35S)分别标记T2噬菌体，证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA。④威尔金斯和富兰克林——获得了高质量的DNA衍射图谱。⑤查哥夫——腺嘌呤(A)的量＝胸腺嘧啶(T)的量，胞嘧啶(C)的量＝鸟嘌呤(G)的量。⑥沃森和克里克——构建DNA双螺旋结构模型(克里克还提出中心法则：)。⑦梅塞尔森和斯塔尔运用同位素标记技术，证明了DNA分子的半保留复制。(7)生物进化的发现史①拉马克——第一个提出比较完整的进化学说(中心思想：用进废退、获得性遗传)。②达尔文——自然选择学说(四个要点：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存)。(8)动物生命活动调节机制的发现史①贝尔纳——内环境的稳定是生命能独立和自由存在的首要条件，内环境保持稳定主要是依赖神经系统的调节。②坎农——提出稳态的概念。③沃泰默——胰液的分泌只受神经调节。④斯他林和贝利斯——胰液的分泌存在“化学调节”(并命名该调节物质为“促胰液素”)。⑤巴甫洛夫——建立了条件反射学说，但对失去促胰液素的发现深表遗憾。(9)植物生长素的发现过程①达尔文——植物向光性实验，验证金丝雀草胚芽鞘感光部位在尖端，尖端可向下面的伸长区传递某种“影响”，造成单侧光下背光面比向光面生长快。②鲍森·詹森——胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。③拜尔——胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。④温特——进一步证明胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，并把这种物质命名为生长素。(10)生态学的发现史①高斯——证明大小两个物种的草履虫间存在着种间竞争关系。②林德曼——对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，发现能量流动的两个明显的特点：单向流动，逐级递减。2．常见的实验方法教材经典实验实验方法构建细胞亚显微结构模型、制作DNA双螺旋结构模型构建物理模型法种群数量增长模型构建数学模型法分离各种细胞器差速离心法证明DNA进行半保留复制同位素标记法和离心技术细胞融合实验荧光标记法绿叶中色素的提取和分离纸层析法观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂染色法探究酵母菌细胞呼吸的方式对比实验法赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验、分泌蛋白的合成和运输放射性同位素标记法膜的成分和结构的初步阐明、达尔文提出植物向光性的假说提出假说孟德尔两大遗传定律发现、摩尔根证明基因在染色体上、证明DNA进行半保留复制假说—演绎法探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度、探究影响酶活性的最适温度和最适pH设置梯度实验估算种群密度(趋光性的昆虫)黑光灯诱捕法调查种群密度(个体大、数量少的生物)逐个计数法估算种群密度(活动能力强、活动范围大的动物)标记重捕法估算种群密度(植物或活动能力弱的动物)样方法探究培养液中酵母菌种群数量的变化抽样检测法土壤中小动物类群丰富度的研究取样器取样法3.聚焦“同位素标记法”(1)方法解释：也叫同位素示踪法，同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，其化学性质不会改变，因此科学家常借助同位素原子以研究化学反应的历程，即通过追踪用同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。(2)典例分析①光合作用的暗反应中碳的转移途径CO2的固定：CO2＋C5→2C3；C3的还原：2C3→(CH2O)＋C5。②研究细胞有丝分裂的细胞周期：原理为在处于连续分裂的细胞的分裂期加入用3H标记的胸腺嘧啶，根据胸腺嘧啶被利用的情况，可以确定DNA合成期的起始点和持续时间。还可用32P和35S分别标记蚕豆根尖细胞并做放射性自显影，以了解分裂间期DNA复制、蛋白质合成的相关情况。1．(2020·江苏，20)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是()A．卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径B．赫尔希(A.D.Hershey)等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质C．梅塞尔森(M.Meselson)等证明DNA进行半保留复制D．温特(F.W.Went)证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质答案D解析卡尔文等用同位素标记法探明了CO2中的碳在光合作用中的转化途径，A不符合题意；赫尔希等在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中采用了同位素标记法，B不符合题意；梅塞尔森等证明DNA的半保留复制的实验中采用了同位素标记法，C不符合题意；温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质的实验中未采用同位素标记法，D符合题意。2．(2022·河北，8)下列关于遗传物质DNA的经典实验的叙述，错误的是()A．摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上B．孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同C．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术D．双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径答案A解析摩尔根通过假说—演绎法利用果蝇杂交遗传实验证明了基因位于染色体上，A错误；孟德尔描述的“遗传因子”实质是基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段，而格里菲思提出的“转化因子”本质是DNA，两者化学本质相同，B正确；肺炎链球菌体外转化实验利用酶解法去掉DNA或者蛋白质，噬菌体浸染细菌实验利用同位素标记法区分DNA和蛋白质，两者均采用了能区分DNA和蛋白质的技术，C正确；DNA两条链上的碱基由氢键连接形成碱基对，且遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，使DNA分子具有稳定的直径，D正确。思维延伸——判断正误(1)摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上(2022·广东，5)(√)(2)在减数分裂模型的制作研究活动中，模拟减数分裂Ⅰ后期时，细胞同极的橡皮泥条颜色要不同(2022·浙江1月选考，13)(×)提示：减数分裂Ⅰ后期时，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，细胞同极的橡皮泥条颜色可能相同，也可能不同。题组生物科学史及发展中常用的科学方法与技术1．(2023·南京、盐城高三联考)下列有关生物科学史的叙述，正确的是()A．如果摩尔根改用豌豆做杂交实验也能发现伴性遗传现象B．卡尔文证明了植物光合作用产生的氧气中的氧全部来自水C．斯他林和贝利斯证明了胰腺分泌胰液存在着化学物质的调节D．詹森和拜尔的实验证明了胚芽鞘尖端产生的影响是一种化学物质答案C解析豌豆是无性别之分的生物，没有性染色体，因此，摩尔根用豌豆做杂交实验不可能发现伴性遗传，A错误；鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验，证明了光合作用释放的氧气来自水，B错误；根据沃泰默的实验结果，斯他林和贝利斯认为胰液的分泌不是神经调节，而是化学物质的调节，并验证了假设，C正确；詹森的实验证明：胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部；拜尔实验证明：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀，二者都没有证明胚芽鞘尖端产生的影响是一种化学物质，D错误。2．(2023·无锡高三诊断)标记技术在生物学实验中应用广泛。下列相关叙述正确的是()A．含15N的细菌在含14NH4Cl的培养液中培养，子二代细菌的DNA离心会出现两个条带B．荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验证明构成膜的磷脂分子能侧向移动C．T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，32P标记的一组侵染实验上清液中放射性很高D．卡尔文等用14C标记CO2，探明了碳在光合作用中经C5和C3转化为糖类答案A解析含15N的细菌在含14NH4Cl的培养液中培养，由于DNA进行半保留复制，子一代中均为15N/14N－DNA，子二代中出现15N/14N－DNA、14N/14N－DNA，子二代细菌的DNA离心会出现两个条带(中带和轻带)，A正确；荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验证明构成膜的蛋白质分子多数是可以运动的，B错误；T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，32P标记的是T2噬菌体的DNA，侵染时T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌，因此沉淀物中放射性很高，C错误；卡尔文等用14C标记CO2，探明了碳在光合作用中经C3转化为糖类和再生为C5，D错误。3．离心技术在生物学研究中应用广泛。下列叙述正确的是()选项实验内容离心方法离心目的A分离细胞器差速离心法分离不同大小的细胞器B噬菌体侵染细菌一定速度的离心分离大肠杆菌DNA和T2噬菌体外壳C证明DNA半保留复制密度梯度离心使含15N的DNA分布在离心管底部D兔血DNA的粗提取离心机每分钟2000转获取离心管底部粗提取DNA沉淀物答案A解析研究细胞内各种细胞器，需要将这些不同大小的细胞器分离出