命題點2生物科學史及生物科學發(fā)展中常用的科學方法與技術(shù)1．教材涉及的科學史匯總(1)“細胞學說”的建立過程①羅伯特·胡克——細胞的發(fā)現(xiàn)者和命名者。②列文虎克——用自制顯微鏡觀察細胞。③施萊登和施旺——建立“細胞學說”。④魏爾肖——總結(jié)出“細胞通過分裂產(chǎn)生新細胞”。(2)流動鑲嵌模型的建立過程①歐文頓——用500多種化學物質(zhì)對植物細胞的通透性進行實驗——細胞膜是由脂質(zhì)組成的。②羅伯特森——電鏡下觀察到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，將細胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。③辛格和尼科爾森——提出細胞膜的流動鑲嵌模型。(3)酶的發(fā)現(xiàn)過程①巴斯德——釀酒中的發(fā)酵是由酵母菌細胞的存在所致(沒有活細胞的參與，糖類不可能變成酒精)。②畢希納——將酵母菌細胞中引起發(fā)酵的物質(zhì)稱為釀酶。③薩姆納——提取出脲酶并證明脲酶是蛋白質(zhì)。④切赫和奧爾特曼——發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能。(4)光合作用的發(fā)現(xiàn)過程①恩格爾曼——用水綿和需氧細菌證明光合作用釋放O2及光合作用需要光照。②魯賓和卡門——用18O分別標記H2O和CO2，證明了光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水。③卡爾文——用14C標記CO2，探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中的碳的途徑，即卡爾文循環(huán)：14CO2→14C3→(14CH2O)。(5)遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)史①孟德爾——用豌豆作為遺傳實驗材料，利用假說—演繹法提出遺傳的兩條基本規(guī)律，即分離定律和自由組合定律(關(guān)注孟德爾成功的原因)。②摩爾根——用假說—演繹法證明基因位于染色體上(用果蠅作為遺傳實驗材料)。(6)遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)史①格里菲思——通過肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗證明了已經(jīng)加熱致死的S型細菌中含有某種“轉(zhuǎn)化因子”。②艾弗里——通過肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗證明了肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNA(轉(zhuǎn)化因子為DNA)。③赫爾希和蔡斯——用放射性同位素標記法(32P、35S)分別標記T2噬菌體，證明了T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。④威爾金斯和富蘭克林——獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。⑤查哥夫——腺嘌呤(A)的量＝胸腺嘧啶(T)的量，胞嘧啶(C)的量＝鳥嘌呤(G)的量。⑥沃森和克里克——構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(克里克還提出中心法則：)。⑦梅塞爾森和斯塔爾運用同位素標記技術(shù)，證明了DNA分子的半保留復制。(7)生物進化的發(fā)現(xiàn)史①拉馬克——第一個提出比較完整的進化學說(中心思想：用進廢退、獲得性遺傳)。②達爾文——自然選擇學說(四個要點：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存)。(8)動物生命活動調(diào)節(jié)機制的發(fā)現(xiàn)史①貝爾納——內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是生命能獨立和自由存在的首要條件，內(nèi)環(huán)境保持穩(wěn)定主要是依賴神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。②坎農(nóng)——提出穩(wěn)態(tài)的概念。③沃泰默——胰液的分泌只受神經(jīng)調(diào)節(jié)。④斯他林和貝利斯——胰液的分泌存在“化學調(diào)節(jié)”(并命名該調(diào)節(jié)物質(zhì)為“促胰液素”)。⑤巴甫洛夫——建立了條件反射學說，但對失去促胰液素的發(fā)現(xiàn)深表遺憾。(9)植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程①達爾文——植物向光性實驗，驗證金絲雀草胚芽鞘感光部位在尖端，尖端可向下面的伸長區(qū)傳遞某種“影響”，造成單側(cè)光下背光面比向光面生長快。②鮑森·詹森——胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”可以透過瓊脂片傳遞給下部。③拜爾——胚芽鞘的彎曲生長，是因為尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的。④溫特——進一步證明胚芽鞘的彎曲生長確實是由一種化學物質(zhì)引起的，并把這種物質(zhì)命名為生長素。(10)生態(tài)學的發(fā)現(xiàn)史①高斯——證明大小兩個物種的草履蟲間存在著種間競爭關(guān)系。②林德曼——對賽達伯格湖的能量流動進行了定量分析，發(fā)現(xiàn)能量流動的兩個明顯的特點：單向流動，逐級遞減。2．常見的實驗方法教材經(jīng)典實驗實驗方法構(gòu)建細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模型、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建物理模型法種群數(shù)量增長模型構(gòu)建數(shù)學模型法分離各種細胞器差速離心法證明DNA進行半保留復制同位素標記法和離心技術(shù)細胞融合實驗熒光標記法綠葉中色素的提取和分離紙層析法觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂染色法探究酵母菌細胞呼吸的方式對比實驗法赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗、分泌蛋白的合成和運輸放射性同位素標記法膜的成分和結(jié)構(gòu)的初步闡明、達爾文提出植物向光性的假說提出假說孟德爾兩大遺傳定律發(fā)現(xiàn)、摩爾根證明基因在染色體上、證明DNA進行半保留復制假說—演繹法探究生長素類調(diào)節(jié)劑促進插條生根的最適濃度、探究影響酶活性的最適溫度和最適pH設(shè)置梯度實驗估算種群密度(趨光性的昆蟲)黑光燈誘捕法調(diào)查種群密度(個體大、數(shù)量少的生物)逐個計數(shù)法估算種群密度(活動能力強、活動范圍大的動物)標記重捕法估算種群密度(植物或活動能力弱的動物)樣方法探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化抽樣檢測法土壤中小動物類群豐富度的研究取樣器取樣法3.聚焦“同位素標記法”(1)方法解釋：也叫同位素示蹤法，同位素可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律。用同位素標記的化合物，其化學性質(zhì)不會改變，因此科學家常借助同位素原子以研究化學反應的歷程，即通過追蹤用同位素標記的化合物，可以弄清化學反應的詳細過程。(2)典例分析①光合作用的暗反應中碳的轉(zhuǎn)移途徑CO2的固定：CO2＋C5→2C3；C3的還原：2C3→(CH2O)＋C5。②研究細胞有絲分裂的細胞周期：原理為在處于連續(xù)分裂的細胞的分裂期加入用3H標記的胸腺嘧啶，根據(jù)胸腺嘧啶被利用的情況，可以確定DNA合成期的起始點和持續(xù)時間。還可用32P和35S分別標記蠶豆根尖細胞并做放射性自顯影，以了解分裂間期DNA復制、蛋白質(zhì)合成的相關(guān)情況。1．(2020·江蘇，20)同位素可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律。在生物科學史中，下列科學研究未采用同位素標記法的是()A．卡爾文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)化途徑B．赫爾希(A.D.Hershey)等利用T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是遺傳物質(zhì)C．梅塞爾森(M.Meselson)等證明DNA進行半保留復制D．溫特(F.W.Went)證明胚芽鞘產(chǎn)生促進生長的化學物質(zhì)答案D解析卡爾文等用同位素標記法探明了CO2中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)化途徑，A不符合題意；赫爾希等在T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中采用了同位素標記法，B不符合題意；梅塞爾森等證明DNA的半保留復制的實驗中采用了同位素標記法，C不符合題意；溫特證明胚芽鞘產(chǎn)生促進生長的化學物質(zhì)的實驗中未采用同位素標記法，D符合題意。2．(2022·河北，8)下列關(guān)于遺傳物質(zhì)DNA的經(jīng)典實驗的敘述，錯誤的是()A．摩爾根依據(jù)果蠅雜交實驗結(jié)果首次推理出基因位于染色體上B．孟德爾描述的“遺傳因子”與格里菲思提出的“轉(zhuǎn)化因子”化學本質(zhì)相同C．肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌實驗均采用了能區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)的技術(shù)D．雙螺旋模型的堿基互補配對原則解釋了DNA分子具有穩(wěn)定的直徑答案A解析摩爾根通過假說—演繹法利用果蠅雜交遺傳實驗證明了基因位于染色體上，A錯誤；孟德爾描述的“遺傳因子”實質(zhì)是基因，基因通常是有遺傳效應的DNA片段，而格里菲思提出的“轉(zhuǎn)化因子”本質(zhì)是DNA，兩者化學本質(zhì)相同，B正確；肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗利用酶解法去掉DNA或者蛋白質(zhì)，噬菌體浸染細菌實驗利用同位素標記法區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)，兩者均采用了能區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)的技術(shù)，C正確；DNA兩條鏈上的堿基由氫鍵連接形成堿基對，且遵循A與T配對、G與C配對的堿基互補配對原則，使DNA分子具有穩(wěn)定的直徑，D正確。思維延伸——判斷正誤(1)摩爾根等基于性狀與性別的關(guān)聯(lián)證明基因在染色體上(2022·廣東，5)(√)(2)在減數(shù)分裂模型的制作研究活動中，模擬減數(shù)分裂Ⅰ后期時，細胞同極的橡皮泥條顏色要不同(2022·浙江1月選考，13)(×)提示：減數(shù)分裂Ⅰ后期時，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，細胞同極的橡皮泥條顏色可能相同，也可能不同。題組生物科學史及發(fā)展中常用的科學方法與技術(shù)1．(2023·南京、鹽城高三聯(lián)考)下列有關(guān)生物科學史的敘述，正確的是()A．如果摩爾根改用豌豆做雜交實驗也能發(fā)現(xiàn)伴性遺傳現(xiàn)象B．卡爾文證明了植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧全部來自水C．斯他林和貝利斯證明了胰腺分泌胰液存在著化學物質(zhì)的調(diào)節(jié)D．詹森和拜爾的實驗證明了胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響是一種化學物質(zhì)答案C解析豌豆是無性別之分的生物，沒有性染色體，因此，摩爾根用豌豆做雜交實驗不可能發(fā)現(xiàn)伴性遺傳，A錯誤；魯賓和卡門采用同位素標記法進行實驗，證明了光合作用釋放的氧氣來自水，B錯誤；根據(jù)沃泰默的實驗結(jié)果，斯他林和貝利斯認為胰液的分泌不是神經(jīng)調(diào)節(jié)，而是化學物質(zhì)的調(diào)節(jié)，并驗證了假設(shè)，C正確；詹森的實驗證明：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部；拜爾實驗證明：胚芽鞘的彎曲生長，是因為尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻，二者都沒有證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響是一種化學物質(zhì)，D錯誤。2．(2023·無錫高三診斷)標記技術(shù)在生物學實驗中應用廣泛。下列相關(guān)敘述正確的是()A．含15N的細菌在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，子二代細菌的DNA離心會出現(xiàn)兩個條帶B．熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗證明構(gòu)成膜的磷脂分子能側(cè)向移動C．T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中，32P標記的一組侵染實驗上清液中放射性很高D．卡爾文等用14C標記CO2，探明了碳在光合作用中經(jīng)C5和C3轉(zhuǎn)化為糖類答案A解析含15N的細菌在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，由于DNA進行半保留復制，子一代中均為15N/14N－DNA，子二代中出現(xiàn)15N/14N－DNA、14N/14N－DNA，子二代細菌的DNA離心會出現(xiàn)兩個條帶(中帶和輕帶)，A正確；熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗證明構(gòu)成膜的蛋白質(zhì)分子多數(shù)是可以運動的，B錯誤；T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中，32P標記的是T2噬菌體的DNA，侵染時T2噬菌體的DNA進入大腸桿菌，因此沉淀物中放射性很高，C錯誤；卡爾文等用14C標記CO2，探明了碳在光合作用中經(jīng)C3轉(zhuǎn)化為糖類和再生為C5，D錯誤。3．離心技術(shù)在生物學研究中應用廣泛。下列敘述正確的是()選項實驗內(nèi)容離心方法離心目的A分離細胞器差速離心法分離不同大小的細胞器B噬菌體侵染細菌一定速度的離心分離大腸桿菌DNA和T2噬菌體外殼C證明DNA半保留復制密度梯度離心使含15N的DNA分布在離心管底部D兔血DNA的粗提取離心機每分鐘2000轉(zhuǎn)獲取離心管底部粗提取DNA沉淀物答案A解析研究細胞內(nèi)各種細胞器，需要將這些不同大小的細胞器分離出