生物科学发展史

——经典实验专题复习
经典实验
解答策略：
①在理解实验设计思想的基础上，对实验材料的选取、实验条件的控制、实验对照的设置、实验结果的分析等方面对经典实验进行深入剖析

②对经典实验进行拓展、创新。要充分利用试题供给的信息，按照试题的要求作出科学的判断和表达。
一、分泌蛋白的合成和运输
（1）分泌蛋白——常见：消化酶、抗体、蛋白质类激素(生长激素、胰岛素等）、血浆蛋白
必修一P48
各种生物膜在功能上的联系：科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时用同位素标记亮氨酸的实验
实验方法：同位素标记法（在豚鼠的胰腺细胞中注射3H标记的亮氨酸）
同位素出现的顺序：
内质网
囊泡
高尔基体
细胞膜
核糖体
囊泡
分泌小泡
1、为了研究酵母菌细胞内蛋白质的合成，研究人员在其培养基中添加3H标记的亮氨酸后，观察相应变化，可能出现的结果是        
　　A．细胞核内不出现3H标记　　B．内质网是首先观察到3H标记的细胞器　　C．高尔基体是首先观察到3H标记的细胞器　　D．若能在高尔基体上观察到3H标记，表示可能有分泌蛋白合成
D
2、下列四项表示用3H－亮氨酸标记细胞内的分泌蛋白，追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白质颗粒在细胞内分布情况和运输过程。其中正确的是( )
C
二、新陈代谢——酶的发现
必修一P78
酶的发现：

1773年，意大利科学家斯帕兰札尼证明胃液具有消化作用的实验。
实验结论：
胃液具有消化作用。
实验过程及结果：
1773年，斯帕兰札尼将食物装在有小孔的金属管或小球中，并让动物吞下装有肉块的小球，这样食物就不会受物理性消化的影响，而胃中的液体却可以进入小球中。过一段时间，他把小球取出来，发现小球内的肉块消失了。
例：1773年,斯帕兰札尼在研究鹰的消化作用时做了一个巧妙的实验，这个实验的巧妙之处在于
A、排除了鸟的胃中物理性消化的干扰
B、证明了何种消化酶对食物起了消化作用
C、证明了胃对于食物只有化学性消化
D、证明了细胞代谢离不开消化酶
A
三、光合作用的发现
必修一110—102
①1771年，英国科学家普里斯特利发现植物可以更新空气的实验
实验设计的原则：对照原则和单一变量原则
实验结论：植物可以更新空气
局限性：实验有时成功有时失败
实验成功的关键：可能与光照有关
例：1771年,英国科学家普里斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭。今天我们对这一现象的合理解释是
A.植物可以更新空气 B.蜡烛燃烧所需物质来自绿色植物 C.绿色植物在烛光下制造有机物 D.绿色植物在烛光下释放氧气
A
②1864年，德国科学家萨克斯证明光合作用产生淀粉的实验
暗处理：消耗原有的有机物
叶片部分曝光部分遮光
酒精隔水加热脱去叶片色素
碘液处理脱色后的叶片
蓝色
棕色
实验结论：
光合作用需要光照
光合作用的产物除氧气外还有淀粉
清水漂洗
1、采用哪种对照？
2、自变量和因变量分别是什么？
实验的关键
1864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。请据此实验回答相关问题：
（1）在该实验中，萨克斯看到的现象是（ ）
A.叶片全变蓝 B．遮光一半变蓝
C．曝光一半变蓝 D．叶片全不变蓝
（2）萨克斯将绿色叶片先放在暗处几小时的目的是（ ）
A．将叶片中的水分消耗掉 B．将叶片中原有的淀粉消耗掉
C．增加叶片的呼吸强度 D．提高叶片对光的敏感度
（3）萨克斯对这个实验的设计具有很强的逻辑上的严密性，具体体现在（ ）
A．没有对照实验 B．本实验不需要设对照实验
C．曝光处作为对照实验 D．遮光处作为对照实验
C
B
D
（4）该实验中若曝光时间过长，遮光处经碘液处理后也呈现蓝色，其原因是 。
（5）该实验中叶片内含有的叶绿素等色素，会对碘液处理后表现出的蓝色造成干扰，影响实验现象的观察，为增强实验效果，对叶片应做怎样的处理？
。
（6）该实验除了证明“光合作用产生了淀粉”外，还成功地证明了
曝光处的淀粉可运输到遮光处
在碘液处理之前，酒精隔水加热脱去叶片的色素，再用清水漂洗叶片
光合作用需要光照
③1880年，美国科学家恩格尔曼证明叶绿体是光合作用场所的实验
好氧细菌质集中在光束照射的叶绿体部位
好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位
实验结论：
叶绿体受光时释放O2
叶绿体是植物进行光合作用的场所
实验现象：
实验的巧妙之处
材料：水绵----水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
好氧细菌----可以确定释放氧气多的部位
环境：没有空气----排除了氧气的干扰
黑暗环境中----排除了光的干扰
对比实验：极细的光束----使叶绿体上可分为有光和无光部位形成对照实验
不同光谱的可见光
实验现象：
好氧细菌集中在红光和蓝紫光照射部位
证明叶绿体中色素吸收红光、蓝紫光，
用于光合作用，放出氧气。
实验结论：
1、下图显示的是美国科学家恩格尔曼用水绵永久光合作用的实验，对该实验的说法正确的是
C
A.实验采用同位素示踪法发现光合作用的场所是叶绿体
B.通过显微镜观察发现好氧菌均匀分布在叶绿体的各个部位
C.好氧菌集中的区域是氧气释放较多的部位
D.实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
1883年，德国科学家恩格尔曼利用一种绿藻(这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体)，研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻放在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如下图所示：
(1)描述B情况下细菌的分布情况，对此你认为应如何解释?


(2)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是什么?根据C的实验结果可以得出什么结论?
细菌集中在叶绿体上。光照下，叶绿体进行光合作用而产生氧，从而使细菌移向叶绿体
找出不同颜色的光对光合作用(速率)的影响。在红光下与在蓝光下的光合作用速率相近，两者都比在绿光下的高
第一组
H2180
C02
H20
C18O2
第二组
1802
02
美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
④美国科学家鲁宾和卡门证明光合作用的O2来自水的实验
实验设计的原则：对照原则、单一变量原则和等量原则
实验方法：同位素标记法
实验结论：光合作用释放的O2全部来自水
1、采用哪种对照？
2、自变量和因变量
分别是什么？
1、下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图,图中A物质和B物质的相对分子质量的比是
A、1：2 B、8：9 C、2：1 D、9：8
B
2、下列有关科学家的经典研究中，采取了同位素示踪法的是
①恩格尔曼发现光合作用的部位
② 梅耶指出植物通过光合作用把光能转换为化学能
③ 鲁宾和卡门证明光合作用释放的 02 来自水
④ 卡尔文探明了 C02 中的碳在光合作用中的转移途径
A.① ③ B． ②④ C．①② D．③④
D
必修二
遗传规律的发现：
①孟德尔的碗豆杂交实验（假说-演绎法）
一对相对性状的杂交实验
验证实验（测交）
两对相对性状的杂交实验
②摩尔根的果蝇杂交实验——（假说-演绎法）
有关遗传实验设计的归纳：
设计实验验证分离和自由组合定律，一般先让两纯种个体杂交产生F1，再让F1测交。
设计实验鉴定一个生物个体是纯种还是杂种，可采用自交或测交方法。

注意：对于植物，自交比测交更简便。

设计遗传实验，同样要遵循对照原则和单一变量原则。
已知纯种的粳稻和糯稻杂交，F1全为粳稻。粳稻中含有直链淀粉遇碘呈蓝黑色，糯稻含支链淀粉，遇碘呈红褐色。现有一批纯种粳稻和糯稻，以及一些碘液。请设计实验方案验证基因的分离规律(实验过程中可自由取用必要实验器材，基因用M和m表示)。
1、实验方法： 。
2、实验步骤：
_________________________________________________________________________________________________________________________ 。
3、实验预期现象： 。
采用测交法加以验证
(1) 让纯合的粳稻与糯稻杂交，获取F1杂合粳稻。
(2)让F1杂合粳稻与糯稻测交产生F2
（3）用碘液处理F2植株的种子淀粉，观察并记录现象
测交后代出现两种不同表现型且比例为1∶1
若用纯种有色饱满籽粒的玉米与无色皱缩籽粒的玉米杂交（实验条件满足实验要求），F1全部表现为有色饱满。F1自交后，F2代的性状表现及比例为：有色饱满73%，有色皱缩2%，无色饱满2%，无色皱缩23%。请回答：
1、上述每一对性状的遗传是否符合基因的分离定律？为什么？

2、请设计实验方案，验证这两对性状的遗传是否符合基因的自由组合定律？
方法步骤：
（1） ；
（2） ；
（3）

结果预测及结论：
_________________________________________________________
_ 。
符合 因为玉米粒色和粒形F2的分离比均为3 ：1
取两纯种亲本玉米进行杂交，获得F1
取F1植株与无色皱缩玉米进行杂交,获得F2
收获F2植株的种子并统计不同表现型的数量比例
若表现型有四种，且比例为1：1：1：1，则符合自由组合定律。否则，不符合自由组合定律
一、实验原理：

S型细菌使人患肺炎或使小鼠患败血症
三、DNA是主要的遗传物质
①格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验
三、DNA是主要的遗传物质
实验结论：
S型死菌中，必定存在使R型菌转化为S型菌的转化因子
②艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
一、实验原理：

通过分离纯化技术将肺炎双球菌的DNA、蛋白质和多糖等分开，分别研究各种物质的作用，看看哪个才是遗传物质
实验结论：
DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子，DNA是遗传物质。
②艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
体内转化实验和体外转化实验的联系
联系：
①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
(2013·深圳模拟)下列关于格里菲思的肺炎双球菌的转化实验的叙述，正确的是(　　)
A．加热杀死的有荚膜肺炎双球菌能使小白鼠致死
B．可以用3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸来研究R型肺炎双球菌中DNA的复制
C．加热杀死的S型肺炎双球菌和活R型肺炎双球菌混合培养后感染小白鼠能使其致死
D．该实验证明DNA是遗传物质，而多糖类不是
C
肺炎双球菌转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后，注射到小鼠体内，在小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况如图所示。下列有关叙述错误是的（ ）
A．在死亡的小鼠体内存在着S、R型两种类型
B．曲线ab段下降的原因是R型细菌被小鼠的免疫系统所消灭
C．曲线bc段上升，与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关
D．S型细菌数量从0开始是由于R型细菌突变的结果
D
③噬菌体侵染细菌的实验（蔡斯和赫尔希）
一、实验原理
S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体的DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，直接地单独地观察它们各自的作用。
二．噬菌体侵染细菌侵染特点
（1） 进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质外壳留在外面不起作用。

(2)噬菌体的增殖：
模板：噬菌体DNA。
合成DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
合成蛋白质外壳的原料——大肠杆菌提供的氨基酸
合成蛋白质的场所——大肠杆菌的核糖体
实验方法：同位素标记法
实验结论：DNA是遗传物质
搅拌
离心
搅拌
离心
子代噬菌体检测到32P
子代噬菌体中没有检测到32P
③噬菌体侵染细菌的实验（蔡斯和赫尔希）
实验的具体过程：
一、获得标记大肠杆菌：
（1）大肠杆菌+含35S的培养基 含35S的大肠杆菌
（2）大肠杆菌+含32P的培养基 含32P的大肠杆菌
二、获得标记T2噬菌体：
（1）T2噬菌体+含35S的大肠杆菌 含35S的噬菌体
（2）T2噬菌体+含32P 的大肠杆菌 含32P的噬菌体
三、标记的T2噬菌体侵染细菌
搅拌
离心
搅拌
离心
1、（09广东高考）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是
A．重组DNA片段，研究其表型效应
B．诱发DNA突变，研究其表型效应
C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
C
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，下图是实验的部分过程：

（1）写出以上实验的部分操作过程：
第一步：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法和这样设计的理由。
。
第二步： 。
（2）以上实验结果说明： 。
（3）SARS病原体（冠状病毒）侵染人体细胞的过程类似于噬菌体侵染细菌。结合上述实验过程及现象，请提出一种获得SARS疫苗（蛋白质外壳）的新途径？ 。
（4）噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要（ ）
A．细菌的DNA及其氨基酸 B．噬菌体的DNA及其氨基酸
C．噬菌体的DNA和细菌的氨基酸 D．细菌的DNA及其噬菌体的氨基酸
先将细菌培养在含有35S的培养基中，然后用噬菌体去侵染被35S标记的细菌
用35S标记的噬菌体与细菌混合
噬菌体的蛋白质外壳没有进入到细菌体内
动物细胞培养→冠状病毒侵染→搅拌离心，从上清液中提取出蛋白质外壳
C
④烟草花叶病毒侵染烟草实验
烟草花叶病毒
RNA
蛋白质
接种
接种
正常烟草
正常烟草
感染病毒
未感染病毒
证明：RNA也是遗传物质
归纳总结：
结论：DNA是主要的遗传物质
1．在生命科学发展过程中，证明DNA 是遗传物质的实验是 (　　)。
①孟德尔的豌豆杂交实验
②摩尔根的果蝇杂交实验　
③肺炎双球菌转化实验　
④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
⑤DNA的X光衍射实验
A．①② B．②③ C．③④ D．④⑤
C
必修三
促胰液素的发现:
①沃泰默的实验
沃泰默的解释：
小肠上微小的神经难以剔除干净，所以这是一个十分顽固的神经反射。
1、自变量和因变量分别是什么？
②斯他林和贝利斯的实验
小肠黏膜+稀盐酸+砂子
实验结论：
提取液
静脉
实验过程和结果：
实验分析：
胰腺分泌胰液是促胰液素化学调节的结果
该实验有什么不足之处？
缺乏对照，不能排除盐酸的作用
斯塔林和贝里斯实验的不足之处就是：不能排除盐酸的作用。 请设计一个实验探究盐酸是否影响胰腺分泌胰液。
一、写出具体的实验方法与步骤 ：
1、_____________________________________________________
________________________________________________________
2、_____________________________________________________
________________________________________________________
3、_____________________________________________________
二、预期结果与结论：
1、_____________________________________________________
2、_____________________________________________________
3、_____________________________________________________
取六只生长发育一样的小狗，切除从小肠通往胰腺的神经，分为A、B两组，每组3只。
分别向两组狗的静脉中注射等量（一般是2ML）的稀盐酸和生理盐水。
观察胰腺的分泌情况。
若A组与B组的小狗胰腺分泌量相等，则盐酸不促进胰腺的分泌
若A组小狗的胰腺分泌量比B组多，则盐酸促进胰腺的分泌
若A组小狗的胰腺分泌量比B组少，则盐酸抑制胰腺的分泌
1)明确实验目的和实验原理
2)分析实验用具与材料用途并进行预处理
3)遵循单一变量原则、对照原则和等量原则、平行重复原则等
4)实验步骤一般可三步走：
第一，将材料和器具编号分组；
第二，进行实验，即实验组和对照组的设置；
第三，观察并记录结果
5)全面预期实验结果：一般来说，验证性的实验，结论就只有一个；探究性实验，则要将可能的预期都列出来。
6)语言表述要简明、准确，一般宜采用分段叙述的方式，有时也可以用图表加以说明，尽可能让人一目了然。
3 、实验设计题的解题策略
生长素的发现：
①达尔文研究向光性的实验
体现对照原则、单一变量原则和等量原则
组和 组实验对照，可说明胚芽鞘的向光性是由单侧光引起的
组和 组实验对照，可说明胚芽鞘的向光性与尖端的存在有关
组和 组实验对照，可说明胚芽鞘的感光部位在尖端
①
③
①
②
③
④
实验结论：
单侧光
尖端
尖端下部
感受光刺激
产生某种刺激
向光弯曲生长
引起
背光面比向光面生长快
②詹森实验
实验结论：
胚芽鞘的尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部
詹森实验有什么不足之处？如何完善其实验设计？
缺少对照，不能排除琼脂片的影响，应再加一组切掉尖端后放置琼脂片的对照试验
？
③拜尔实验
实验结论：
胚芽鞘的弯曲生长是由于尖端产生的刺激在下端分布不均匀造成的
1、采用哪种对照？
2、自变量和因变量分别是什么？
④温特证明胚芽鞘尖端确实产生了生长素的实验
实验结论：
1、胚芽鞘顶端产生的刺激确实是一种能促进生长的化学物质，一种类似于动物激素的物质，称之为生长素。
2、胚芽鞘弯曲生长的原因是生长素分布不均匀。
为了验证植物向光性与植物生长素的关系，有人设计了如下实验方案：
（一）方法步骤
取6个小花盆，各栽入一株品种、生长状况都一致的玉米幼苗（幼苗的真叶未突破胚芽鞘）。按下图所示方法进行实验处理。接通台灯电源24h后，打开纸盒，观察并记录6株玉米幼苗的生长情况。

（二）实验结果预测
在以上装置中，玉米幼苗保持直立生长的是 ；而玉米幼苗基本停止生长的是 。
（三）部分实验结果的分析与推论
（1）根据 号和 号装置之间实验记录的对照分析，可以说明玉米幼苗产生向光性是由单侧光照射引起的。
（2）根据 号与 号装置实验记录的对照分析，可以说明玉米幼苗的向光性生长与玉米幼苗尖端的存在与否有关，其中属于实验组的是 号
（3）根据 号与 号装置实验记录的对照分析，可以说明玉米幼苗感光部位在尖端。
（4）根据5号和6号装置之间实验记录的对照分析，只能说明
。
（5）若将1号整个装置匀速旋转（台灯不动），玉米幼苗的生长和弯曲情况是
；若仅是玉米幼苗匀速旋转（纸盒和台灯不动），则幼苗的生长和弯曲情况是 。
3、4、5
2
1
3
1
2
2
1
4
玉米幼苗发生弯曲生长与生长素在玉米幼苗胚芽鞘两侧分布不均匀有关
弯向小孔生长
直立生长
能量流动的特点：
美国生态学家林德曼对生态系统能量流动的定量分析方法
数据分析及处理
464.6
62.8
13.52%
62.8
12.6
20.06%
12.6
134.4
无
无
无
无
由图和数据分析可知，能量流动的特点：单向流动，逐级递减（10%-20%）
学会从图中分析处理数据，从而得出结论
右图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程的能量数值。下列有关叙述正确的是
A．①是流入该生态系统的总能量 B．分解者获得的能量最少 C．图中②/①的比值代表草→兔的能量传递效率D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分
D
单克隆抗体的制备：杂交瘤细胞的筛选实验
主要技术：动物细胞融合技术、动物细胞培养技术

下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案
抗体
灭活病毒
双亲细胞
分泌抗体
无限增殖
原代
传代
制备单克隆抗体
B细胞
细胞融合
甜豌豆的