生物科学发展史

1、生物科学发展史生物科学发展史既包括科学家对生命现象的研究过程，又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度；既包括生物学理论和方法的形成演变，又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。在近几年的高考题中有关生物科学发展史中的一些实验设计思路、研究方法时有出现。预计今年高考理科综合中的最后2 个生物大题有可能以生物科学发展史有背景出题。现就现行高中生物教材中有关生物科学发展的问题进行一次专题小节。一、生物科学发展的三个阶段1. 描述性生物学阶段：20 世纪以前2. 实验生物学阶段：1900 年孟德尔遗传规律的重新发现1953 年3. 分子生物学阶段：1953 年DNA 分子双螺旋结构模

2、型的建立 二、生物科学研究的方法1观察法：生物科学研究最基本的方法，也是从客观世界获得原始的第一手材料的方法。观察包括人的肉眼观察及放大镜、显微镜观察。观察结果必须是可以重复的。 只有重复的结果才是可检验的，从而才是可靠的结果。3. 假说和实验：在观察中往往会发现问题，为了要解释或解决这些问题，一般是先是提出某种设想或假说，然后设计实验来验证这个设想或假设。4. 模型研究：常用的生物学模型有以下几种：生物模型：又叫模式生物，如大肠杆菌、果蝇、小鼠等机械和电子模型：如DNA 双螺旋结构、仿生学、人工智能等抽象模型：如生态学、种群遗传学中的数学方程等三、高中教材中提到的有关生物科学发展史问题必修本

3、第一册1. 细胞学说：19 世纪 30 年代，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出。指出细胞是一切动植物结构的基本单位。（P3）2. 染色质：染色质这个名词最早是德国生物学家瓦尔德尔提出来的，主要是指细胞核内容易被碱性染料染成深色的物质，因此叫做染色质。（P32）3. 植物细胞全能性：1958 年美国科学家斯图尔德将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养， 由于细胞分化而最终发育成完整的新植株。（P41）4. 酶的发现： 1773 年意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验说明胃具有化学性消化的作用；1836 年德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质（即胃蛋白酶）；1926 年美国科学家萨姆

4、纳从刀豆种子中提取出脲酶的结晶并经实验证实脲酶是一种蛋白质；20 世纪 80 年代美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA 也具有生物催化作用。（P45）5. 光合作用的发现：1771 年英国科学家普里斯特利通过实验，指出植物可以更新空气；1864 年德国科学家萨克斯的实验证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉；1880 年美国科学家恩格尔曼的一个巧妙实验证明 O2 是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所；20 世纪 30 年代美国科学家鲁宾和卡门的同位素标记法实验证明了光合作用释放的氧来自水。（P53）266. 溶液培养法：土壤中的矿质元素是否都是植物生活所必需的，科学家通过溶

5、液培养法进行了研究。溶液培养法是指用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法。（P62）7. 矿质元素运输：科学家用不透水的蜡纸将柳树茎的韧皮部和木质部隔开，并在土壤中施用含42 K 的肥料，5h 后测得42 K 大量集中在木质部中，从而证明根吸收的矿质元素是通过导管向上运输的。（P63）8. 生长素的发现：1880 年达尔文向光性实验推想胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质，这种物质在单测光下，对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响；1928 年荷兰科学家温特的实验得出胚芽鞘的尖端确实产生了某种物质，这种物质从尖端运输到下 部促使胚芽鞘下面某些部分的生长；1934 年荷兰科学家郭葛等人从一些植物中分

6、离出了这种物质，经鉴定为吲哚乙酸。（P80）9. 克隆哺乳动物：1997 年 2 月 7 日自然杂志报道，英国生物学家维尔莫特首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功克隆出一只小母羊，取名多利（Dolly），在此以前，我国生物学家曾用胚胎细胞作为供核细胞，培育出了克隆牛和克隆兔，但是， 多利羊在技术上的突破之处在于供核细胞是体细胞。（P101）10. 原肠胚三个胚层的发育：1929 年德国胚胎学家福格特设计一个巧妙的实验，用无毒的染料将琼脂薄片染上颜色，再将薄片紧贴在早期原肠胚的表面，从而得出三个胚层的发育情况；近年来动物胚胎学家用同位素标记等方法研究原肠胚三个胚层的发育，同样取得了理想的结果。（P1

7、11）必修本第二册11. 肺炎双球菌的转化实验：1928 年英国科学家格里菲思的肺炎双球菌转化实验指出已经被加热杀死的 S 型细菌中必然含有某种转化因子；1944 年美国科学家艾弗里及其同事的实验得出转化因子就是 DNA。也就是证明了 DNA 是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。（P3）12. 噬菌体侵染细菌的实验：1952 年赫尔希和蔡斯的大肠杆菌 T2 噬菌体侵染实验更进一步的证明了 DNA 是遗传物质。该实验同样用到了同位素标记法，该实验最关键的设计思路是设法把 DNA 与蛋白质分开，单独地直接地去观察 DNA 的作用。（P4）13. DNA 双螺旋结构：1953 年美国科学家沃森和英国科学

8、家克里克共同提出了DNA 分子的双螺旋结构模型。1962 年沃森、克里克和维尔金斯三人共同获得了诺贝尔生理学医学奖。（P8）14. 遗传密码子的破解：1967 年科学家们破译了全部遗传密码子，并且编制出了密码子表。（P15）15. 遗传的基本规律：奥国的遗传学家孟德尔用豌豆做试验材料最先揭示了遗传的两个 基本规律，孟德尔成功的原因主要有四点：正确地选用豌豆作为试验材料；在性状分析时采用了由单因素到多因素的研究方法；用统计学方法对实验结果进行了分析；科学地设计了试验程序。（P33）16. 性别决定基因：20 世纪 90 年代以后，随着对基因研究的进一步深入，科学家发现，人的性别实际上是由性染色体

9、上的基因决定的。Y 染色体上的性别决定基因叫SRY 基因，正常女性的X 染色体上则没有这个基因。（P38） 17色盲症的发现：18 世纪英国著名化学家兼物理学家道尔顿是第一发现色盲症的人，也是第一个被发现的色盲患者。人们为了纪念他又把色盲症称为道尔顿症。（P39）18试管婴儿：1978 年 7 月 25 日在英国一位妇女产出了人类历史上第一例“试管婴儿”， “试管婴儿”实质上就是“体外受精”和“胚胎移植”的产物。（P57） 19能量流动的定量分析：1942 年美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，提出了能量流动的“十分之一法则”。（P90）选修本全一册20. 细菌 DNA 重

10、组：1973 年美国科学家科恩等将一种细菌的DNA 转移到另一种细菌内，使后一种细菌表现出这两种细菌的性状，第一次实现了不同种生物间的DNA 重组。（P3）21. 牛痘接种：1796 年英国医生爱德华 · 詹纳受挤牛奶女工的启发进行了一个为男孩接种牛痘的著名实验，实验证明接种过牛痘的人就不会感染天花。（P17）22. 叶绿体 DNA 的发现：1962 年科学家李斯和普兰特等用电子显微镜观察衣藻、玉米等植物叶绿体的超薄切片，发现在叶绿体的基质中有长度为 20.5nm 左右的细纤维存在。用 DNA 酶处理，这种细纤维就消失。由此证明这种细纤维结构就是叶绿体 DNA。（P41）23. 人类

11、基因组研究：20 世纪 90 年代由美国科学家首先提出“人类基因组计划”，2000年 6 月 26 日，美国、英国、法国、德国、日本和中国的科学家宣布：“人类基因组框架草图”的绘制工作已全部完成。我国是在 1999 年 9 月参加到这项研究计划的，承担了其中1的测序工作，也就是3 号染色体上 3000 万个碱基对的测序工作。（P48）24. 基因工程：科学家经过多年的努力，终于在 20 世纪 70 年代创立了一种能够定向改造生物的新技术基因工程。20 世纪 80 年代以后，随着DNA 核苷酸序列分析技术的发展，DNA 序列自动测序仪已经产生，并且可以通过一种扩增 DNA 的新技术（即 PCR

12、技术也叫多聚酶链式反应），使目的基因片断在短时间内成百万倍地扩增。1971 年美国的一位科学家在体外做了一个实验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖。（P4955）25. 膜生物工程：又叫人工膜技术，是生物工程的一个新的分支。这一技术是把磷脂制成微球体，包裹着酶、抗体、核酸等生物大分子或小分子药物，运输到患病部位的细胞，通过脂质微球体的膜与细胞膜的相互作用（包括膜相互融合，被吞噬等），把这些物质送入细胞中，从而达到治疗疾病或改变细胞代谢和遗传特性等目的。（P62）26. 单克隆抗体：1975 年阿根廷科学家米尔斯坦和德国科学家柯勒在前人的

13、基础上充分发挥想象力，设计了一个极富创造性的实验方案，即将小鼠的骨髓瘤细胞和经过免疫的B 淋巴细胞融合，所得的杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生大量的特定抗体。1984 年这两位科学家因此而获诺贝尔生理学医学奖。（P72）27. 胚胎移植与试管牛：哺乳动物的胚胎移植技术能加快优良种畜的繁殖速度。以优良种牛为例，科学家们首先用激素促进良种母牛多排卵，然后将卵细胞在试管内 与人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的、可以接受胚胎植入的母牛子宫内，孕成小牛产出，这就是试管牛。许多国家都 已成立了商业性牛胚胎移植公司，开展牛胚胎国际贸易。（P72）28. 核移植技术：20 世纪

14、70 年代我国科学家运用核移植技术成功的解决了鲫鱼和鲤鱼有性杂交的难题。（P73）29. 病毒的发现：1892 年俄国科学家伊凡诺夫斯基发现，引起烟草花叶病的致病因子可以通过细菌过滤器，不久，荷兰生物学家贝哲林克通过大量的研究发现，这种滤过性因子具有生物的许多特征，并推测它能够进入细胞内进行繁殖。后来人们就把这种因子称为可过滤性的病毒，简称病毒。（P76）四、近几年诺贝尔生理学医学奖简介2000 年：瑞典的阿尔维德·卡尔森、美国的保罗·格林加德、埃里克·埃德尔，表彰他们在脑细胞是如何传递信号方面的研究成果。这使人们进一步加深了大脑是如何工作的理解，并为治疗神经和精

15、神紊乱提供了更好的方法。2001 年：美国的利兰·哈特韦尔、英国的蒂莫西·亨特、保罗·纳斯，表彰他们发现在细胞裂变中的重要控制物质，这可以使人们找到癌症治疗的新方法。2002 年：英国的约翰·劳尔斯顿和悉尼·布雷内、美国的罗伯特·霍维茨，表彰他们在研究基因如何控制器官发育和细胞死亡过程方面所作出的贡献。2003 年：美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德，表彰他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就。这项技术使人们可以详细了解大脑和人体内部器官的状态。2004 年：美国科学家理查德·阿克塞尔和

16、琳达·巴克，表彰他们在人体气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的杰出贡献。他们在研究中发现了包含1000 个不同基因的大型基因家族， 清楚地阐释了人类的嗅觉系统是如何运作的。这使得我们能够理解“人类为什么能够自觉感受到 春天紫丁香的香气，并在任何时候都能提取出这种嗅觉上的记忆。”（请重点关注）五、近几年诺贝尔化学奖简介2002 年：美国科学家约翰·芬恩、日本科学家田中耕一和瑞士科学家库尔特·维特里希。他们发明了对生物大分子进行识别和结构分析的方法。2003 年：美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农。他们因为在细胞膜通道领域作出了“开创性贡献

17、”而获奖。2004 年：以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯。他们发现了泛素调节的蛋白质降解（请重点关注）六、2004 年诺贝尔生理学医学奖解读：（请重点阅读其中的粗体字）独特的花香会唤起一个人久远的美好回忆，但一种难闻的气味也会让人对某种食物避之唯恐不及。嗅觉不仅让人的感受更加细致入微，而且对感知周围环境、以至于更好地生存也起着重要作用。人能够分辨和记忆约1 万种不同的气味，但人具有这种能力的基本原理是什么？2004 年度诺贝尔生理学或医学奖授予了美国的两位神经科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克，他们通过开拓性的

18、工作，从分子水平到细胞组构水平，清楚地阐明了嗅觉系统是如何运作的。诺贝尔基金会表示，把大奖颁发给这两位科学家，是因为他们发现了包含 1000 个不同基因的大型基因家族，使我们能理解“人类为什么能感受到春天紫丁香的香气，并在任何时候都能提取出这种嗅觉上的记忆”。嗅觉是化学刺激(嗅质)作用于嗅上皮(嗅粘膜)所引起的“气味”感觉。嗅上皮是鼻粘膜的一部分，位于鼻腔深部。嗅上皮中存在约有 500 万个可被嗅质激活的神经细胞(神经元)嗅感受器。每个嗅感受器的顶部有 10 余根特化的纤毛，纤毛埋在覆盖嗅上皮的黏液层中。在纤毛膜上存在特异的蛋白质，称为受体，当嗅质与这些受体结合后即使嗅感受器兴奋，使之产生电信

19、号，这种信号沿着神经细胞的轴突传送至位于脑前部的嗅球，这个结构实际上是嗅觉信息的交换站。嗅觉信号在嗅球中经过加工后传送至大脑中与思维过程相关的更高级中枢， 同时也传送至产生情绪的脑的边缘系统。人类可以感觉上万种不同的气味。嗅感受器是如何对如此多种嗅质分子作出反应是通过少数几种可以对各种嗅质作出反应的非特异性受体来实现？还是对于各种嗅质存在相对特异性的受体？这是嗅觉研究的基本问题。阿克塞尔和巴克正是对这一基本问题的回答作出了重大贡献。理查德·阿克塞尔和琳达· 巴克并不直接研究受体本身，而是去寻找编码受体蛋白的基因。利用分子生物学和遗传学技术，他们发现小鼠约有 1000 个基因

20、(占基因总数约 3%)用来编码嗅感受器细胞膜上的不同的特异的嗅受体。单个嗅感受器细胞通常仅表达一种受体基因。组成各类嗅受体的氨基酸链都具有七次跨膜的结构。(下转第四版)(上接第三版)在细胞外，嗅受体与嗅质特异结合，在细胞内，它又与GTP 结合蛋白(G 蛋白)耦联。这些基因编码的所有受体都是相关的蛋白，但在细节上有差异，这就是为什么它们各自被不同的嗅质分子所激活。阿克塞尔和巴克 1991 年在细胞上发表的论文描述了这一发现，成为此领域的奠基之作。当嗅质和受体结合后，通过纤毛膜内的 G 蛋白激活腺苷酸环化酶，产生环化腺苷酸(cAMP)，后者作为细胞内第二信使激活纤毛膜上的离子通道。离子通道的开放使

21、纤毛膜去极化，当去极化到一定程度，纤毛便兴奋并发放神经冲动。同时，G 蛋白也可以通过激活磷酸酯酶，产生三磷酸肌醇(IP3)作为第二信使，激活离子通道以及之后的神经兴奋、冲动发放等环节。阿克塞尔和巴克通过记录单个嗅感受器的电信号又揭示，单个嗅感受器并非仅对一种嗅质起反应，而是可被几种相关分子激活。已经被确定的嗅质有 50 万种，按基本特性相近， 嗅质可以分为若干大类。通常每一神经元对同一类嗅质中的几种都敏感，每种嗅质又可兴奋相当数量的神经元。这种交叉组合的编码方式是人类可辨别并记忆多达 10000 种气味的基础。阿克塞尔和巴克进一步又确定了嗅球的组构。嗅球有约 2000 个明确的微区域嗅小球，数

22、目差不多是嗅感受器种类的两倍。他们发现，包含同种嗅受体的嗅感受器细胞的轴突聚集于嗅球中的同一嗅小球。在嗅小球中，同种嗅感受器的轴突与单个僧帽状细胞发生联系，而僧帽状细胞再将嗅觉信号传递到大脑皮层的不同微区域。被某种嗅质激活的几种嗅感受器所产生信号最终在皮层被整合加工成与该气味相对应的特定模式，从而使人分辨并意识到是这种气味。两位科学家在嗅觉研究方面的一系列发现得益于他们的实验设想和采用的技术手段。他们没有直接寻找受 体蛋白，而是搜寻仅在鼻腔上皮表达的基因。他们的努力一开始成效甚微。阿克塞尔曾回忆道： “现在我知道一开始我们为什么失败了，这是因为嗅受体的种类非常多，而每一种相关基因的表达水平又很

23、低。” 当时在阿克塞尔实验室当博士后的巴克提出了三个大胆的设想，大大加速了他们的研究进程。第一，根据其他实验室的 结果，嗅受体分子非常类似于眼内光感受器细胞表达的一种分子视紫红质。因为视紫红质属于 G 蛋白耦联受体，这类受体都具有跨膜七次的特征结构，也具有共同的保守DNA 序列。巴克便用G 蛋白耦联受体所共有的保守序列作为探针去筛选大鼠基因库。第二，巴克假定嗅受体成员属于一个蛋白家族，于是她致力寻找具 有某些相似性的基因群。第三，这些基因必须只在嗅觉系统上皮组织中表达。这三个设想大大减少了他们的工 作量，并最终使他们成功地检测到包含上千个嗅受体基因的新的基因群。 巴克后来回忆说：“在长久的研究

24、历程上，我一直努力尝试，进行过无数次试验，却没有任何值得欣慰的发现。所以，当在 1991 年发现了新的基因后，我简直不敢相信这是真的！特别是这些基因以前从来都没有人见过。它们彼此不同，但又相互联系。这一发现给了我极大的成就感。”阿克塞尔和巴克所发现的嗅觉系统的运作方式也适用于其他感觉系统。信息素分子可以影响动物的社会行为，这些分子可以被另外两个 G 蛋白耦联受体家族所感知；舌上的味蕾同样包含了可检测味觉的 G 蛋白耦联受体。在主要感觉中，视觉和听觉研究早已成就了诺贝尔奖得主。Ragnar Granit，Haldan K. Hartline 和 George Wald 因对视网膜工作原理的研究获

25、得 1967 年诺贝尔奖；David H. Hubel and Torsten N. Wiesel 因对视皮层功能组构的出色研究获 1981 年诺贝尔奖；1961 年，Georg von Bééy 因对中耳如何感知辨别声波刺激的研究获诺贝尔奖。阿克塞尔和巴克对另一种重要的特殊感觉嗅觉研究的获奖，应该是可以期待的。七、综合训练题1. 下图是 Grove 及 Williams 等科学家在 1975 年利用 A、B 二种植物在温室中所进行的一组实验。各组实验的外部条件一样(如光照、温度等)，进行的时间样。柱状图(1)表示第 1 组实验结束后，称得 A 种植物的干重(去除水分后的质

26、量)，并将此质量没定为 l；其余各组的柱状图表示的是各组实验结束后，称得A 种植物干重与第 1 组 A 种植物干重的比值。第 1 组：A 种植物单独种植于盆中。第 2 组：A 种植物与 B 种植物地下部分同时种植于与第 1 组条件相同的盆中，地上部分分别位于与第 1 组条件相同的两容器中。第 3 组：A 种植物与 B 种植物地下部分分别种植于与第 1 组条件相同的两个盆中，地上部分则同时位于与第 1 组条件相同的容器中。第 4 组：A 种植物与B 种植物之地上部分及地下部分均同时种植于与第1 组条件相同的容器及盆中。请回答：（1） 该实验主要是研究生态方面的因素对A 植物生长的影响。（2） G

27、rove 及 Williams 对此实验的设计目的是：设置第 1 组是为了。设置第 2 组是为了研究对A 植物生长的影响程度。设置第 3 组是为了研究对A 植物生长的影响程度。（3） 当地上与地下分别有相同的竞争者时，哪一种情况会对A 植物生长造成更大的不利影响？。请说明理由。2. 生物科学史上对遗传物质的发现和研究的逐步深入，代表了生物学发展的各个重要阶段，并取得了辉煌的成就。1865 年孟德尔发表植物杂交实验，提出了生物遗传的两个规律，首次提出了“遗传因子”的概念，他认为生物性状的遗传是由遗传物质遗传因子控制的。1900 年，随着孟德尔遗传规律被重新提出，生物学从第一阶段迈人了第二阶段。2

28、000 年 6 月，美、英、法等国家的科学家向全世界公布了“人类基因工作草图”，这项成就是“人类基因组计划”研究的阶段性成果。为在 21 世纪里生命科学研究向更广阔，更纵深领域的发展和获得更多的突破奠定了坚实的基础。（1）20 世纪以前的生物学的研究是以描述为主的， 可以称为 生物学阶段。在这一阶段（19 世纪） 最伟大的两项生物学成果是创立了和。（2）1900 年，孟德尔规律被重新提出，标志着生物1944 年，美国生物学家艾弗里用细菌做实验，第一次证明了 DNA 是遗传物质。1953 年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA 分子的双螺旋结构模型，这是 20 世纪生物科学发展最伟

29、大的成就，标志着生物科学的发展进入了一个崭新阶段。学发展展到了 生物学阶段。（3） DNA 双螺旋结构模型的提出，标志着生物学发展到了 生物学阶段。（4） 参与“人类基因组”研究的国家还有，我国在此研究中承担了 %的研究任务。“人类基因组计划”是为了弄清人类大约个基因的结构与功能。目前公布的“人类基因工作草图是指人类基因的( 结构、功能)草图。在新世纪里，“人类基因组计划”研究将侧重弄清人类各个基因的及相关工作。（上右图示人类基因组草图）3. 胚胎发育的过程受到细胞核和细胞质，胚胎各细胞群之间的相互作用所制约。下图是施佩 曼的三个实验，请分析回答：(1) 1928 年，德国学者施佩曼做了一个实

30、验：他用较细的婴儿头发将蝾螈的受精卵结扎成两个关球状，其中的一个半球中含灰新月区和细胞核，另一个不含这个区带。结果前者发育成了胚，后者则不能。即使后者含有细胞核，细胞也不能分化，只能发育成没有一定形状的团块。该实验说明了 。(2) 施佩曼的第二个实验也是将受精卵结扎，两个半球都含灰新月区，但一个半球含有细胞核，另一个半球不含细胞核。结果有细胞核的半球能够进行正常的卵裂，没有细胞核的则不能 卵裂。在 16 个或 32 个细胞的时期，他让一个细胞核通过结扎处进入无核的半球，结果这个半球也开始卵裂，并且发育成了正常胚胎。该实验说明了 ，结合你所学的知识分析其原因是 。(3) 施佩曼的第三个实验：将原

31、肠胚的胚孔背唇(能发育成脊索，而脊索上方的外胚层细胞则 分化成神经组织)切下来，移植到另一个正常原肠胚的腹部。实验结果，移植物发育成第二条脊索，并且在移植物的上方出现了个双头怪物。该实验表明：在移植物的作用下，移植物周围 的胚层 。(4) 综合上述三个实验，可以推断： 。4.（8 分）水是否真能“自由”通过细胞膜？科学家开展了深入的研究。（1） 彼得·阿格雷利用纯的磷脂通过一定方法制成“脂质体”（一种只由磷脂双分子层构成的泡状结构），作为细胞模型。将“脂质体”置于清水中，一段时间后发现，脂质体的形态、体积没有变化，这一事实表明 。进一步根据细胞膜的化学成份分析推测，水分子的跨膜运输不

32、是真正的自由，它最可能与膜上 （化合物）有关。（2） 彼得·阿格雷从人红细胞及肾小管壁细胞的细胞膜中分离出一种分子量为28 道尔顿的膜蛋白-CHIP28，并证明它就是一种“水通道蛋白”。选择这两种细胞为实验材料的主要依据是 _。（3） 简述证明CHIP28 确实与水分子运输有关的实验基本思路。5. 不同细胞的细胞周期长短不一。利用 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养某种细胞一段时间后再移至普通培养基中培养，不同间隔时间取样，进行放射显影，在显微镜下观察计数，统计标记取样时期AB CDE细胞的百分数。A：细胞核开始被标记； B：标记经历时间（h） 03 3.510.525细胞开始进入分

33、裂期；C：50%分裂期细胞被标记且在增加；D：50%分裂期细胞被标记且在减少； E：标记细胞第二次进入分裂期)。试回答：（1） 该细胞分裂一次平均经历的时间为 h。实验开始时细胞核中被标记的物质是 ，标记的时期是 。（2） 皮肤癌细胞的细胞周期 （大于、小于或等于）正常皮肤生发层细胞。（3） 当细胞完成一个细胞周期后，将可能有以下三种变化：继续进入下一个细胞周期；暂停分裂，但保留分裂能力；停止分裂，分化成特定功能的细胞。以下几种特殊细胞的分裂属于哪一类型？（填序号）癌细胞 ；效应 T 细胞 ； 记忆B 细胞 。6. 2004 年 5 月美国科学杂志刊登了一项“人的卵细胞可发育成囊胚”的报道，有

34、人据此推测随着科学的发展，将来有可能培育出单倍体人。下列有关单倍体的叙述正确的是A未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体B含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体C生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 D含有奇数染色体组的个体一定是单倍体7. 达尔文以自然选择学说为基础的进化论，从其诞生之日起，就受到来自非达尔文学派的质疑 ，经过争鸣，达尔文的进化论获得了发展，许多生物学家，特别是古生物学家、遗传学家 和分子生物学家等就各自领域的新发现，对生物进化论进行了新的探索。(1) 关于获得性遗传是进化论上的争论问题之一。所谓获得是指生物在个体发育过程中，因受生活条件改变的影响而发生的适应性变异。这种变

35、异是属于仅由环境引起的表现型的定向变异。这种获得的性状能遗传给后代的现象称为获得性遗传。问题一：请依据“中心法则”对获得性遗传的观点做出否定。(2) 下面是科学家们发现的一个实例：当用一种酶把枯草杆菌的细胞壁去除后，在特定的生 长条件下，它们可以继续繁殖，后代也是无壁的，并且这种状态可以稳定地遗传下去。问题二：请简要分析上例是否支持获得性遗传的观点?。(3) 关于生物变异是否定向，是进化论引起争论的首要问题之一。问题三：请你用所学过的有关变异的知识来支持达尔文的观点。(4) 下面的例子是有关生物变异是否定向的实例。把许多果蝇养在一起，让它们可以自由交 配。同时用一定剂量的杀虫剂 DDT 喷在一

36、片玻璃片上，把玻璃片放在养果蝇的瓶子中。果蝇群体一代一代地繁殖，每代群体都用DDT 处理，药剂量逐渐增加，过了十多代以后，果蝇群体的抵抗力比原有果蝇品系增加了几百倍。问题四：请简要分析以上材料是否支持达尔文的观点?。8. 下面是弗来明从事微生物研究的部分内容。观察及问题：在培养细菌的器皿中发现一种青 霉菌，在这种青霉菌的周围没有其它的细菌存在，为什么会产生这种现象？实验：在液体中培养青霉菌之后，实验观察这种培养液对细菌增殖的影响结果：培养液使细菌增殖停止。最适合作为这个实验假设的是（）A青霉菌与细菌之间是共生关系B.青霉菌污染了细菌生存的环境 C青霉菌产生了对人类有益的物质D.青霉菌产生了可以

37、抑制细菌增殖的物质9. 科学家在进行细胞膜化学成分的分析时，需制备较纯净的细胞膜。从真核细胞分离出纯的细胞膜较为困难，因为会有细胞内其它膜的混杂。而哺乳动物（或人）的成熟的红细胞，没有内 膜，将其特殊处理后，造成红细胞破裂发生溶血现象，再将流出细胞外的物质冲洗掉，剩下的 结构就是较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。对“血影”的分析得知其化学组成如下： 蛋白质 49%，脂类 43%，糖类 8%。有的科学家将“血影”中的脂类提取出来，使其在空气水界面上铺展成单分子层，所形成的薄膜面积是原来细胞整个面积的二倍。（1） 哺乳动物细胞内其它的膜有哪些？。（2） 如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？。

38、（3） 红细胞溶血后，溶出细胞外的物质主要是，这种物质的特性是，因而使红细胞具有的功能。（4） “血影”的化学成分中的脂类主要是那一类？。它是构成细胞膜的。（5） 脂类单分子层的面积是细胞表面积的二倍，这说明。 10科学家已经证明密码子是 mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。（1） 根据理论推测， mRNA 上的三个相邻的碱基可以构成 种排列方式，实际上mRNA 上决定氨基酸的密码子共有 种。（2） 第一个被科学家破译的是决定苯丙氨酸的密码子：UUU。1959 年，科学家M.Nireberg和 S.Ochoa 用人工合成的只含 U 的 RNA 为模板，在一定的条件下合成了只有苯丙氨酸组

39、成的多肽，这里的一定条件应是 。（3） 继上述实验后，又有科学家用 C、U 两种碱基相间排列的 mRNA 为模板，检验一个密码子是否含有三个碱基。如果密码子是连续翻译的：假如一个密码子中含有两个或四个碱基，则该RNA 指导合成的多肽链中应由 种氨基酸组成。假如一个密码子中含有三个碱基，则该 RNA 指导合成的多肽链应由 种氨基酸组成。112002 年，我国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东陆续降生。克隆牛有3 个母亲，A 牛提供细胞核即供体细胞，B 牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞，两种细胞在电脉冲的刺激下融合之后，通过细胞分裂形成早期胚胎，再将这个胚胎植入C 牛子宫内。请回答下列问题：（

40、1） 培育出的克隆牛几乎是牛复制品。这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于中。（2） 如果多个供体细胞来自同一头牛，培育的这些牛性状上也不完全相同，请分析其原因在体细胞克隆技术出现之前，育种工作者已经开始采用胚胎分割移植方法来尽快繁育更多的优质牛。这种育种技术的主要步骤是：将经过人工受精得到的受精卵在试管内培养到8 个细胞的胚胎时，进行胚胎分割，均分为 4 份，再分别移植到多头母牛的子宫内发育、分娩，就能得到多头所需要的小牛。（3） 胚胎分割移植要在受精卵培养到8 个细胞的卵裂期前（包括 8 个细胞）进行，其主要原因是：。（4） 通过胚胎分割移植培育出的这些小牛，其性别表现为。A雌雄的可能性各

41、占 50%B全为雌性或全为雄性C全为雌性D全为雄性（5） 而通过体细胞克隆技术培育出的小牛，其性别则取决于。这样人们就可以根据需要，有目的地控制小牛的性别。（6） 小牛出生后会跟随它看到的第一个大的行动目标行走，这种行为被称为。12肺癌在全国的发病率居肿瘤之首，小细胞肺癌是恶性程度最高的一种，上海肺瘤研究所细胞与分子免疫研究室在国内率先研制出一种名叫“ 2F7”的靶向生物导弹。这种生物导弹是一种专门对小细胞肺癌产生特定靶向性的特异性单克隆抗体。注入静脉后，会“直扑”小细胞肺癌病灶，使其携带的肿瘤化疗药物能“集中火力”抑制、杀灭肿瘤细胞。这预示着化疗药物有望弥补“良莠不分”、损害全身免疫力的缺陷

42、。（1）制备单克隆抗体的原理是。（2）制备单克隆抗体用到的动物细胞工程技术手段有。（3）单克隆抗体是由细胞产生的。（4）静脉注入而不是口服单克隆抗体的原因是。（5）单克隆抗体与肿瘤细胞结合并发挥作用的过程属于免疫的阶段。13. 下列是细胞内蛋白质合成的示意图，请回答：（1） 在结构A 上合成物质C 的过程中，如果需要色氨酸和丙氨酸，两者来源有所不同，能通过氨基转换作用产生的是 。（2） C、D 代表由细胞内有关结构合成的物质。其中下列物质中属于D 类物质的是（ ）A呼吸酶B线粒体膜的组成蛋白C胰岛素D血红蛋白（3） 在A 结构上发生的是 过程，其中以mRNA 为模板，以 为运输工具，将合成物质

43、C、D 的原料运送到结构A 上通过 （方式）连接起来。（4） 蛋白质在体内不但有生成，还有降解，保持一个平衡的过程，以保证生理活动的顺利进行。2004 年的诺贝尔化学奖授予了以色列和美国的三位科学家，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。泛素是一个含有 76 个氨基酸的多肽，可以以共价键与蛋白质结合。被泛素标记的蛋白质在体内多种酶的作用下被降解，这一过程依赖ATP。请回答下列问题：控制泛素合成的基因至少有个碱基对，转录后的 mRNA 由核进入细胞质内经过了层磷脂分子。人体内不需能量的蛋白质降解过程发生在消化道以及细胞内被称为“消化系统”的（填一种细胞器）中。发生在消化道中的蛋白质降解过程所需的

44、酶有。14. 据报道：我国科学家在肿瘤疫苗制备和单克隆抗体应用研究方面又获得重大成果：上海研制成功的一种能教会人体免疫系统识别并杀伤肿瘤细胞的新型“双功能抗体制备肿瘤疫苗”， 在美国、澳大利亚等多个国家取得专利授权。这种“双功能抗体制备肿瘤疫苗” 是采用细胞融合技术，将病人身体中的肿瘤细胞与抗原提呈细胞进行“杂交”，制备出可广泛应用于恶性肿瘤治疗的高免疫原性肿瘤细胞疫苗，它兼具了肿瘤疫苗和单克隆抗体的优点。(1) 抗原提呈细胞是指能加工、处理抗原，并将抗原呈递给相应特异免疫淋巴细胞的一类免疫细胞。那么下列哪一种细胞属于抗原提呈细胞（ ）A吞噬细胞 B效应T 细胞 C记忆细胞 D效应B 细胞(2

45、) 有人说：只要注射过一次疫苗，就会一生对此病免疫。这种说法对吗？为什么？(3) “双功能抗体制备肿瘤疫苗” 能教会人体免疫系统识别并杀伤肿瘤细胞，人体的免疫系统识别肿瘤细胞主要是通过细胞膜上的实现的。(4) 肿瘤细胞与抗原提呈细胞进行“杂交”融合时，诱导剂不同于植物细胞融合的方法是。(5) 刚刚研制成功的“双功能抗体制备肿瘤疫苗 ” 与常规治疗方法相比 ， 它的优点在于。152003 年诺贝尔化学奖授予了美国的两位科学家，以表彰他们在细胞膜通道（水通道和离子通道）方面做出的贡献。这两位科学家的研究工作对彻底揭开水和离子跨膜运输的机理以及疾病的治疗具有重大的意义。请回答下列问题：（1） 水通道

46、和离子通道实际上是由细胞膜上 物质形成的。（2） 物质进入细胞都要通过细胞膜，在用呼吸抑制剂处理细胞后，脂肪酸、N进入细胞速度 会 明 显 减 慢 的 是 。（3） 物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系，为了探究温度对膜的流动性的影响，有人做了下述实验：分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在 37 条件下融合并培养，40 分钟后，融合的细胞膜上红色和绿色均匀相间分布。有人认为该实验不够严密，其原因是缺少。本实验可以通过在相同时间后，观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布情况来判断实验结果，还可以通过比较该实验可能得出的结论是来判断实验结果。16下图为 ADH(抗利尿激

47、素)对肾集合管细胞管腔膜AQP2(水通道蛋白)数量的调节机制示意图。当血浆 ADH 水平升高时，肾集合管细胞胞浆内 AQP2 小泡向管腔膜迁移并与之融合， 通过出胞作用，小泡膜上的AQP2 嵌入管腔膜，使管腔膜AQP2 的数量增加，从而使水渗透通透性相应地升高，升高的幅度与血浆ADH 升高的浓度成正比。当血浆ADH 水平降低时， 集合管细胞管腔膜出现胞吞作用，又形成AQP2 小泡迁移到管腔膜下的胞浆内，此时细胞管腔膜上的AQP2 数量相应地减少，管腔膜水渗透通透性相应地降低。请回答：(1). ADH 对肾集合管细胞管腔膜ADP2 数量的调节主要是(填“神经”或“体液”)调节。(2). 水通道蛋

48、白由水通道蛋白基因指导合成，其遗传信息的流动过程是：。(3). 水通道蛋白的形成以及水通道蛋白小泡的出胞作用与有关。细胞膜线粒体高尔基体内质网核糖体细胞核A. B. C. D. (4). AQP2 基因突变可诱发两种结果：肾集合管细胞生成的 AQP2 丧失水通道功能；生成的 AQP2 蛋白仍具有水通道功能，但不受ADH 的调节。则有关 AQP2 基因突变的说法肯定错误的是 。A. 影响ADH 对肾集合管水渗透通透性的调节B. 患者必定会出现尿糖C. 患者出现肾尿浓缩功能障碍，并持续排出大量的稀释尿172003 年 2 月 14 日，培育出世界上第一例体细胞克隆动物的苏格兰罗斯林研究所正式宣布：

49、 克隆羊“多利”死亡。此前，科学界一直流传着克隆动物早衰的说法。英国新科学杂志指 出，克隆动物比普通动物体内缺少一种叫做调聚物的蛋白质。这种蛋白质能够保护细胞内的染 色体，控制细胞衰老的进度。下列说法正确的是（）A“多利”的性别可以预先预测 B“多利”的染色体来自不同的亲本 C体细胞克隆不遵循孟德尔遗传定律D“多利”体内可能缺乏合成“调聚物”的基因 18下列有关科学家对近代遗传学发展所作出的贡献的叙述，正确的是（）A. 孟德尔用豌豆杂交试验，发现了遗传的三个基本规律B. 艾弗里在格里菲斯的实验基础上通过研究，首先证明了DNA 是遗传物质C沃森与克里克在建立DNA 双螺旋结构模型的基础上，破译了

50、遗传密码子D 摩尔根通过对果蝇性状的研究，发现了基因分离规律192002 年诺贝尔生理或医学奖获得者英国科学家约翰·苏尔斯顿，发现了存在于高等生物细胞中 nuc-1 基因，它能编码的蛋白质能使DNA 降解(nuc-1 基因被称为细胞“死亡基因”)。下列有关叙述中不正确的是（ ）A生物发育过程中，细胞的产生与死亡始终保持动态平衡B如能激活细胞死亡基因，则可特异地杀死癌细胞 C蝌蚪尾的自溶现象是细胞程序性死亡的具体表现 D细胞中遗传信息表达受阻是细胞死亡的重要原因之一20. 美、英研究人员在 2002 年相继宣布，“敲除排斥基因”的猪已经降生。人们可望利用这种猪大量“生产”适用于移植手术

51、的器官。（1） 过去，如果把猪器官移植给人体，人类的免疫系统能识别猪细胞上的某种物质，从而发 生强烈的排斥反应。该物质所处的位置和化学成分分别为（）A、细胞膜类脂B、细胞膜多糖C、细胞核脱氧核糖核酸D、细胞质蛋白质（2） 已经清楚，存在该物质的根本原因是猪染色体上有一对“GT”基因。形成该物质的机理是（）注a、指导合成b、反应产生c、调节产生d、分泌A、“GT”基因aB、“GT”基因a该物质高尔基体d该物质C、“GT”基因aD、“GT”基因a酶b激素c该物质该物质（3） 只有两个“GT”基因均无功能的新个体才可供人体移植之用。目前，科学家已经培育出一头敲除了 1 个“GT”基因的雌猪。若敲除了

52、 1 个“GT”基因的猪可与正常的猪交配，你如何利用已经敲除了 1 个“GT”基因的猪，得到可供人体移植之用的“敲除排斥基因”的猪？方法步骤：（4） 为了完全克服排异反应，获取适于移植手术的器官，请提出一种新思路。21. 豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因（CpTI 基因） 。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不理想，主要原因是 CpTI 蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI 基因进行修饰后，CpTI 蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如下图所示：（1） CpTI 基因是该基因工程中的 基因。“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本

53、组成单位是，在1 过程中，首先要用酶切开，暴露出，再用DNA 连接酶连接。（2） 在该基因工程中，供体细胞是，受体细胞是。（3） 2 过程为（4） 检测修饰后的CpTI 基因是否表达的最好方法是。（5） 有人对食用这种转基因水稻的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗？试用已学过 的知识进行简要的分析说明。22. 有关免疫，存在着两种学说：诱导学说和克隆选择学说。诱导学说认为，人体有很多淋巴细胞，这些细胞最初并不是分别带有不同抗体，只有在与抗原分子接触后，在抗原的影响下， 才分化出与抗原决定子互补的抗体。克隆选择学说是现在比较盛行的一种学说，该学说认为， 人体内本来就存在着各种淋巴细胞，这些淋

54、巴细胞表面本来就带有与某种抗原互补的受体，当某种抗原侵入后，少数淋巴细胞能与抗原选择性地结合，并恢复分裂能力，产生大量带有相同抗体的淋巴细胞群。按照克隆选择学说，如果体内的某淋巴细胞消失或丧失其功能，就不能与某种抗原结合并发生免疫反应。试设计一个方案进行验证。要求简要写出实验方法、实验步骤、预期结果、原因。实验方法：实验步骤：预期结果： 原因：23. 初生犊牛自身免疫力低，必须到 4 周龄以后，才开始具备自身特异性免疫力。然而，初生犊牛能够通过初乳从母体获得这种免疫。所谓初乳，即母牛分娩后5 7 天内所产生的乳， 与常乳比较其特点主要是：免疫球蛋白比常乳高20 25 倍。初乳中含有四种蛋白酶抑

55、制素，可保护免疫球蛋白不被消化而直接吸收。试回答如下问题：（1） 免疫球蛋白在免疫学中又被称为 ，它们在机体中的作用是 。（2） 初生犊牛要到 4 周龄以后才具备自己产生免疫球蛋白的能力，是由于 。（3） 初乳中的免疫球蛋白是由母牛的 细胞中的 （细胞器）合成，并由 （细胞器）加工分泌。合成它的原料是 ，其结构通过为 。（4） 初乳中若不存在蛋白酶抑制素，进入消化道中的免疫球蛋白会被 分解成 。（5） 初生犊牛通过牛初乳能获得来自母体的天然被动免疫；长大到1 2 岁龄的小牛则要经过肌肉或皮下注射口蹄疫弱毒苗才可以预防口蹄疫的发生，由后一种方式获得的是人工自动免疫。两者的主要区别是，前者的免疫球蛋白来自 ，后者的免疫球蛋白来自 。（6） 极少数人服用初乳后出现过敏反应，此时的初乳被称为 。这种过敏反应发生在 （初次/再次）服用初乳时。242001 年 2 月，国际水产界最权威的学术刊物水产养殖（Aquacncture）向世界披露：湖南师大生命科学院与湘东渔场协作，成功培育出全球首例遗传性状稳定且能自然繁殖的