高考生物二轮复习微专题10　高中生物常用技术方法与生物科学史归纳(共28张PPT)

(共28张PPT)
微专题10
高中生物常用技术方法与生物科学史归纳
类型一 高中生物常用技术方法归纳
类型二 高中教材涉及的重要科学史
新高考生物
目录
(一)同位素标记法与荧光标记法
类型一
同位素标记法用的是某个元素的同位素作为标记,荧光标记法是用荧光蛋白等荧光物质作为标记。如果再进一步,可以说前者多为原子水平的标记,后者多是分子水平的标记。
同位素分两类,即稳定同位素和放射性同位素。稳定同位素几乎测不到放射性,因此不能用放射性来检测,实际操作中多使用质量变化的方法来检测,如18O、15N;而14C、32P、3H、35S具有放射性。
(1)教材中用到同位素标记法的地方
放射性同位素:
①《必修1》P51“分泌蛋白的合成和运输”(3H标记亮氨酸)。
②《必修1》P104探究CO2如何转变为糖类(14C标记CO2)。
③《必修2》P44经典实验“噬菌体侵染细菌的实验”(35S和32P分别标记噬菌体蛋白质外壳和DNA)。
类型一
稳定同位素:
④《必修1》P102“探索光合作用原理的部分实验”(18O分别标记H2O、CO2)。
⑤《必修2》P54“证明DNA半保留复制的实验”(15N标记DNA)。
此外
⑥《选择性必修3》P50利用“同位素或荧光标记的单克隆抗体”作为诊断试剂。
(2)教材中用到荧光标记法的地方
①《必修1》P43“细胞融合实验”:这一实验很有力地证明了细胞膜具有流动性。
②《必修2》P87利用红色荧光标记野生马铃薯的染色体组成。
③《选择性必修3》P50利用“同位素或荧光标记的单克隆抗体”作为诊断试剂。
④《选择性必修3》P93“从社会中来”利用荧光蛋白进行生命活动的检测、肿瘤的示踪研究。
例1 同位素标记法是生物学研究中常用的方法。下列相关叙述错误的是 (　)
A.用32P标记的核糖核苷酸培养干细胞,在细胞核和细胞质中均能检测到放射性
B.适宜光照条件下,用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用,放射性首先出现在C5中
C.向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,高尔基体中的放射性强度先增大后减小
D.将DNA被15N标记的大肠杆菌在含14N的培养液中培养,繁殖两代后带15N标记DNA的个体所占比例为1/2
B
类型一
[解析]核糖核苷酸参与RNA的合成,RNA在细胞核中合成后会被转运到细胞质中,故在细胞核和细胞质中均能检测到放射性,A正确;
CO2参与暗反应阶段,与C5反应生成C3,因此放射性首先出现在C3中,B错误;
例1 同位素标记法是生物学研究中常用的方法。下列相关叙述错误的是 (　)
A.用32P标记的核糖核苷酸培养干细胞,在细胞核和细胞质中均能检测到放射性
B.适宜光照条件下,用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用,放射性首先出现在C5中
C.向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸,高尔基体中的放射性强度先增大后减小
D.将DNA被15N标记的大肠杆菌在含14N的培养液中培养,繁殖两代后带15N标记DNA的个体所占比例为1/2
B
类型一
胰腺腺泡细胞中内质网会对亮氨酸参与合成的肽链进行初步加工,然后以囊泡的形式运输到高尔基体,该过程高尔基体的放射性强度增大,之后在高尔基体中加工为成熟的蛋白质,然后以囊泡形式运输到细胞膜并分泌出去,该过程高尔基体的放射性强度减小,C正确;
DNA分子为半保留复制,繁殖两代后大肠杆菌的数目为4个,带15N标记DNA的个体所占的比例为1/2,D正确。
例2 荧光标记技术常用于生物科学的研究。利用荧光标记试剂与被研究对象(核酸、蛋白质、多肽等大分子)吸附或共价结合后,其荧光特性发生改变,从而反映出有关研究对象性能的信息。下列有关荧光标记技术应用的说法中,不合理的是 (　)
A.可采用荧光标记技术研究细胞骨架在细胞中的分布
B.可用荧光标记的亮氨酸研究分泌蛋白的合成和运输
C.可采用荧光标记技术研究基因在染色体上的位置
D.可采用荧光标记技术研究染色体上端粒的数目
B
类型一
[解析]细胞骨架由蛋白质纤维组成,可采用荧光标记技术研究细胞骨架在细胞中的分布,A正确;
可用同位素标记的亮氨酸研究分泌蛋白的合成和运输,B错误;
例2 荧光标记技术常用于生物科学的研究。利用荧光标记试剂与被研究对象(核酸、蛋白质、多肽等大分子)吸附或共价结合后,其荧光特性发生改变,从而反映出有关研究对象性能的信息。下列有关荧光标记技术应用的说法中,不合理的是 (　)
A.可采用荧光标记技术研究细胞骨架在细胞中的分布
B.可用荧光标记的亮氨酸研究分泌蛋白的合成和运输
C.可采用荧光标记技术研究基因在染色体上的位置
D.可采用荧光标记技术研究染色体上端粒的数目
B
类型一
运用荧光标记的手段,可以很直观地观察到基因在染色体上呈线性排列,C正确;
每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体,称为端粒,科学家用黄色荧光标记端粒,可以追踪端粒在每次细胞分裂后的变化,以此研究端粒变化与细胞活动的关系,D正确。
(二)假说—演绎法
类型一
假说—演绎法,就是在观察和分析基础上提出问题后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,推出预测的结果,再通过实验来检验,如果实验结果与预测相符,则假说成立。
教材中利用假说—演绎法的实验:孟德尔的一对相对性状杂交实验;孟德尔的两对相对性状杂交实验;摩尔根果蝇杂交实验;DNA半保留复制的证明。
例3 [2023·山东潍坊模拟] 假说—演绎法是科学研究中常用的一种方法,下列说法正确的是 (　)
A.中心法则的提出和证实不适合运用假说—演绎法
B.科学家探究DNA的半保留复制方式运用了假说—演绎法
C.孟德尔的豌豆杂交实验中,假说的核心内容是雌雄配子的随机结合
D.摩尔根的果蝇杂交实验中,验证假说的实验为F1的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配
B
类型一
[解析]假说—演绎法的基本步骤:提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证→得出结论,具有科学性和严谨性,中心法则的提出和证实也适合用假说—演绎法,A错误;
科学家以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记法设计了巧妙的实验,实验结果与根据假说—演绎推导的预期现象一致,证实了DNA的半保留复制,B正确;
例3 [2023·山东潍坊模拟] 假说—演绎法是科学研究中常用的一种方法,下列说法正确的是 (　)
A.中心法则的提出和证实不适合运用假说—演绎法
B.科学家探究DNA的半保留复制方式运用了假说—演绎法
C.孟德尔的豌豆杂交实验中,假说的核心内容是雌雄配子的随机结合
D.摩尔根的果蝇杂交实验中,验证假说的实验为F1的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配
B
类型一
孟德尔的豌豆杂交实验中,假说的核心内容是生物在产生配子时,成对的遗传因子彼此分离,不成对的遗传因子自由组合,C错误;
摩尔根的果蝇杂交实验中,验证假说的实验为F1的红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配,D错误。
(三)模型与建模
类型一
1.物理模型:以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。最常见的是教材上的生物结构图、示意图,还有一些人工构建的实体模型。如制作DNA双螺旋结构模型;真核生物细胞的三维结构模型等。需要注意的是模型的科学性、准确性是第一位的,其次才是模型的美观与否;照片(包括实物照片、显微照片等)不是物理模型。
2.概念模型:以图示、符号和文字组成的示意图或化学方程式等形式对事物的规律和特点进行描述,如光合作用的示意图和反应式、达尔文自然选择学说解释模型、人体细胞与外界环境的物质交换模型、血糖调节模型、体温调节模型、水盐平衡调节模型、生态系统结构模型等。
类型一
3.数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式。常见的有两种,①曲线图:如种群增长的“J”形曲线和“S”形曲线,DNA、RNA、染色体的数目变化的坐标曲线。优点:形象、直观。②数学公式:如“J”形增长模型,t年后,种群数量为Nt=N0λt。优点:比较准确。
例4 建构模型是生物学研究的重要方法之一,下列选项中错误的是 (　)
A.罗伯特森拍摄的细胞膜的暗—亮—暗三层结构的电镜照片属于物理模型
B.某课外小组利用废旧物品制作的生物膜模型为物理模型
C.对达尔文的自然选择学说的解释模型属于概念模型
D.林德曼通过对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析,建立了数学模型
A
类型一
[解析]罗伯特森拍摄的细胞膜的暗—亮—暗三层结构的电镜照片是事物的真实反映,不属于物理模型,A错误;
某课外小组利用废旧物品制作的生物膜模型以实物的形式呈现,为物理模型,B正确;
例4 建构模型是生物学研究的重要方法之一,下列选项中错误的是 (　)
A.罗伯特森拍摄的细胞膜的暗—亮—暗三层结构的电镜照片属于物理模型
B.某课外小组利用废旧物品制作的生物膜模型为物理模型
C.对达尔文的自然选择学说的解释模型属于概念模型
D.林德曼通过对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析,建立了数学模型
A
类型一
构建达尔文自然选择学说的解释模型属于概念模型,C正确;
林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析,体现各营养级之间的能量传递效率,建立了数学模型,D正确。
例5 [2023·海南海口模拟] 模型构建是生命科学教学、科研的一种重要方法。如图是生物概念模型,相关分析错误的是 (　)
A.若图示为基因工程,则C为重组质粒,D为受体细胞
B.若图示为食物网,则D可能是次级消费者、第二营养级
C.若图示为核移植技术,则B可能为去核卵母细胞
D.若图示为试管婴儿技术,C~D中需要用到胚胎移植技术
B
类型一
[解析]若图示为基因工程,则C为重组质粒,是目的基因和载体相连形成的,D为受体细胞,为重组质粒的表达提供条件,A正确;
若图示为食物网,则D可能是次级消费者、第三营养级,B错误;
例5 [2023·海南海口模拟] 模型构建是生命科学教学、科研的一种重要方法。如图是生物概念模型,相关分析错误的是 (　)
A.若图示为基因工程,则C为重组质粒,D为受体细胞
B.若图示为食物网,则D可能是次级消费者、第二营养级
C.若图示为核移植技术,则B可能为去核卵母细胞
D.若图示为试管婴儿技术,C~D中需要用到胚胎移植技术
B
类型一
动物细胞核移植,经常移植到去核卵母细胞中,若图示为核移植技术,则B可能为去核卵母细胞,此时A可能是细胞核供体细胞,C正确;
若图示为试管婴儿技术,C为早期胚胎培养,D为胚胎移植,D正确。
(四)其他常用方法
类型一
1.差速离心法和密度梯度离心法
(1)差速离心法:采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。
(2)密度梯度离心法:用一定的介质在离心管内形成连续或不连续的密度梯度,将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部,通过重力或离心力的作用使细胞或物质分层、分离。
(3)教材中的离心法总结归纳:
差速离心法——分离各种细胞器、制备细胞膜等。
密度梯度离心法——用15N标记DNA,证明DNA半保留复制(重带、轻带、中带等)。
离心法——噬菌体侵染细菌实验。
类型一
2. DNA片段的琼脂糖凝胶电泳鉴定
(1)原理:在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。
(2)鉴定:凝胶中的DNA分子通过染色,可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。
例6 染色质是以一定长度的核小体为基本单位构成的。将大鼠肝细胞中分离出的染色质用非特异性核酸酶水解后再去除染色质蛋白,对得到的DNA片段进行琼脂糖凝胶电泳,结果如图所示。若先将染色质中的蛋白质去掉后用同样的非特异性核酸酶处理,则得到随机长度的DNA片段。据此分析,下列有关叙述错误的是 (　)
C
类型一
A.凝胶中的DNA分子通过染色,可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来
B.染色质中的蛋白质可能对DNA具有保护作用
C.构成核小体的基本单位是脱氧核糖核苷酸
D.在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶浓度、DNA分子的大小和构象等有关
类型一
[解析]凝胶中的DNA分子经染色后,对波长为300 nm的紫外光吸收性强,可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来,A正确;
由图可知,染色质用非特异性核酸酶处理
后再去除染色质蛋白,得到的是几种固定
长度的DNA片段,但若先将染色质中的蛋
白质去掉后用同样的非特异性核酸酶处理,则得到随机长度的DNA片段,说明染色质中的蛋白质可能对DNA具有保护作用,B正确;
染色质是以一定长度的核小体为基本单位构成的,核小体的组成成分是蛋白质和DNA,其基本单位是脱氧核糖核苷酸和氨基酸,C错误;
在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶浓度、DNA分子的大小和构象等有关,D正确。
例7 [2023·北京海淀区二模] 通过差速离心法从大鼠肝脏中分离得到破碎的质膜和呈小泡状的内质网。通过密度梯度离心法进一步分离,测定不同密度的组分中磷脂、蛋白质和RNA的含量,结果如图甲。在显微镜下观察密度为1.130 g/cm3和1.238 g/cm3的组分,结果如图乙。依据上述结果作出的推测,不合理的是(　)
类型一
类型一
A.质膜和光面内质网主要在图乙a的组分中
B.图乙b的组分中小黑点为核糖体
C.据图甲推测质膜可能有较高的蛋白质含量
D.图乙b的组分中含有DNA分子
[解析]密度为1.130 g/cm3的组分主要含有磷脂、蛋白质,质膜和光面内质网的主要成分是蛋白质和磷脂,则质膜和光面内质网主要在图乙a的组分中,A不符合题意;
密度为1.238 g/cm3的组分主要含有RNA,核糖体的成分主要是RNA和蛋白质,则图乙b的组分中小黑点为核糖体,B不符合题意;
据图甲含有磷脂,可知其主要是生物膜成分,并且蛋白质的含量也很高,则推测质膜可能有较高的蛋白质含量,C不符合题意;
离心的结果中含有磷脂、蛋白质和RNA,不含有DNA,所以图乙b的组分中没有DNA分子,D符合题意。
√
[归纳总结] 教材实验中用到的其他方法
分离绿叶中的色素——纸层析法
探究酵母菌的呼吸方式——对比实验法和产物检测法
类型一
类型二
类型二
例8 下列有关科学史的叙述正确的是 (　)
A.摩尔根通过果蝇杂交实验,运用假说—演绎法发现了基因在染色体上呈线性排列
B.噬菌体侵染大肠杆菌实验和证明DNA半保留复制的实验都用到了放射性同位素标记法
C.格里菲思通过肺炎链球菌转化实验证明了DNA是遗传物质
D.DNA衍射图谱对沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型起到了重要作用
[解析]摩尔根通过果蝇杂交实验,运用假说—演绎法发现了基因在染色体上,A错误;
噬菌体侵染大肠杆菌实验用到了放射性同位素标记法,证明DNA半保留复制的实验用的是密度梯度离心法和15N同位素标记法(但15N没有放射性),B错误;
D
类型二
例8 下列有关科学史的叙述正确的是 (　)
A.摩尔根通过果蝇杂交实验,运用假说—演绎法发现了基因在染色体上呈线性排列
B.噬菌体侵染大肠杆菌实验和证明DNA半保留复制的实验都用到了放射性同位素标记法
C.格里菲思通过肺炎链球菌转化实验证明了DNA是遗传物质
D.DNA衍射图谱对沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型起到了重要作用
格里菲思通过肺炎链球菌转化实验提出了转化因子一词,并不知道转化因子是DNA,C错误;
DNA衍射图谱对沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型起到了重要作用,D正确。
D
类型二
例9 生物科学史蕴含着科学家的思维和智慧。将两种或多种组分“分离”研究的思路是常用的一种科学思维方法。下列有关经典实验的叙述错误的是 (　)
A.毕希纳将研磨过滤后的酵母菌提取液与葡萄糖混合产生了酒精,证明酿酒中发酵没有活细胞的参与也能进行
B.希尔分离出叶绿体制成悬浮液,加入铁盐或其他氧化剂,证明叶绿体在光照下可以释放出氧气
C.赫尔希和蔡斯用差速离心法将噬菌体的DNA和蛋白质分离,证明DNA是噬菌体的遗传物质
D.班廷和贝斯特结扎狗的胰管进行实验,证明胰岛素由胰岛分泌
[解析]赫尔希和蔡斯的实验依赖噬菌体的侵染过程,将DNA和蛋白质分离,C错误。
C
类型二