① 科學家的成就和典型的科學研究方法
A、施旺和施萊登創立細胞學說的研究方法是通過顯微鏡觀察植物和動物結構,A錯誤;
B、赫爾希和蔡斯用放射性同位素標記法證明了DNA是遺傳物質,B正確;
C、沃森和克里克用物理模型法建構了DNA雙螺旋結構模型,C正確;
D、摩爾根運用假說演繹法驗證了基因位於染色體上,D正確.
故選:A.
② 高中生物中,那些科學家用了假說演繹法,那些用了類比推理法
假說一演繹法:在觀察和分析基礎上提出問題以後,通過推理和想像提出解釋問題的假說,根據假說進行演繹推理,再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符,就證明假說是正確的,反之,則說明假說是錯誤的。這是現代科學研究中常用的一種科學方法,叫做假說-演繹法
1、孟德爾的豌豆雜交實驗。19世紀中期,孟德爾用豌豆做了大量的雜交實驗,在對實驗結果進行觀察、記載和進行數學統計分析的過程中,發現雜種後代中出現一定比例的性狀分離,兩對及兩對以上相對性狀雜交實驗中子二代出現不同性狀自由組合現象。他通過嚴謹的推理和大膽的想像而提出假說,並對性狀分離現象和不同性狀自由組合現象作出嘗試性解釋。然後他巧妙地設計了測交實驗用以檢驗假說,測交實驗不可能直接驗證假說本身,而是驗證由假說演繹出的推論,即:如果遺傳因子決定生物性狀的假說是成立的,那麼,根據假說可以對測交實驗結果進行理論推導和預測;然後,將實驗獲得的數據與理論推導值進行比較,如果二者一致證明假說是正確的,如果不一致則證明假說是錯誤的。當然,對假說的實踐檢驗過程是很復雜的,不能單靠一兩個實驗來說明問題。事實上,孟德爾做的很多實驗都得到了相似的結果,後來又有數位科學家做了許多與孟德爾實驗相似的觀察,大量的實驗都驗證了孟德爾假說的真實性之後,孟德爾假說最終發展為遺傳學的經典理論。我們知道,演繹推理是科學論證的一種重要推理形式,測交實驗值與理論推導值的一致性為什麼就能證明假說是正確的呢?原來,測交後代的表現型及其比例真實地反映出子一代產生的配子種類及其比例,根據子一代的配子型必然地可以推導其遺傳組成,揭示這個奧秘為演繹推理的論證過程起到畫龍點睛的作用,不揭示這個奧秘學生則難以理解「假說一演繹法」 的科學性和嚴謹性,對演繹推理得出的結論仍停留在知其然的狀況。
2、1900年,3位科學家分別重新發現了孟德爾的工作,遺傳學界開始認識到孟德爾遺傳理論的重要意義。如果孟德爾假設的遺傳因子,即基因確實存在,那麼它到底在哪裡呢?1903年,美國遺傳學家薩頓發現,孟德爾假設的一對遺傳因子即等位基因的分離,與減數分裂中同源染色體的分離非常相似。薩頓根據基因和染色體行為之間明顯的平行關系,提出假說:基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給子代的,也就是說,基因位於染色體上。美國遺傳學家摩爾根曾經明確表示過不相信孟德爾的遺傳理論,也懷疑薩頓的假說,後來他做了大量的果蠅雜交實驗,用實驗把一個特定的基因和一條特定的染色體— X染色體聯系起來,從而證實了薩頓的假說。由此可以看出,對基因與染色體的關系的探究歷程,也是假說一演繹的過程。
3、 DNA復制方式的提出與證實,以及整個中心法則的提出與證實,都是「假說一演繹法」的案例。以DNA分子的復制方式的闡明為例。美國生物學家沃森和英國物理學家克里克在發表DNA分子雙螺旋結構的那篇著名的論文的最後寫道:「在提出鹼基特異性配對的看法後,我們立即又提出了遺傳物質進行復制的一種可能機理。」他們緊接著發表了第2篇論文,提出了遺傳物質自我復制的假說:DNA分子復制時,雙螺旋解開,解開的兩條單鏈分別作為模板,根據鹼基互補配對原則形成新鏈,因而每個新的DNA分子中都保留了原來DNA分子的一條鏈。這種復制方式被稱為半保留復制。1958年,科學家以大腸桿菌為實驗材料,運用同位素標記法設計了巧妙的實驗,實驗結果與根據假說一演繹推導的預期現象一致,證實了DNA的確是以半保留方式復制的。
4、遺傳密碼的破譯是繼DNA雙螺旋結構模型提出後,現代遺傳學發展中的又一個重大事件。自1953年提出DNA雙螺旋結構模型後,科學家就圍繞遺傳密碼的破譯開展了一系列探索。美籍蘇聯物理學家伽莫夫提出的3個鹼基編碼1個氨基酸的設想。克里克和他的同事通過大量的實驗,以T4 噬菌體為材料,研究其中某個基因的鹼基的增加或減少對其所編碼的蛋白質的影響,結果表明只可能是遺傳密碼中的3個鹼基編碼1個氨基酸。但是他們的實驗無法說明由3個鹼基排列成的1個密碼對應的究竟是哪一個氨基酸。兩位年輕的美國生物學家尼倫伯格和馬太轉換設計思路,巧妙設計實驗,成功地破譯了第1個遺傳密碼。在此後的六七年中,科學家破譯了全部的遺傳密碼,並編制出了密碼子表。
類比推理法:類比推理指是根據兩個或兩類對象在某些屬性上相同,推斷出它們在另外的屬性上(這一屬性已為類比的一個對象所具有,另一個類比的對象那裡尚未發現)也相同的一種推理。
1、細胞學說的建立過程中,施旺就運用了類比方法。首先,施萊登觀察到細胞是組成植物體的基本單位而把這個信息告訴了施旺,施旺意識到既然植物體如此,動物體也很可能如此。因此,他廣泛地對動物各種組織進行研究,發現動物體也是由細胞構成的,驗證了上述推理的正確性,在此基礎上,對上述事實材料進行歸納概括,建立了細胞學說。
2、DNA模型建立的過程中,沃森和克里克根據前人的研究成果,認識到蛋白質的空間結構呈螺旋型,於是他們推想: DNA結構或許也是螺旋型的。根據這樣的類比推理,他們對原來構建的DNA模型進行了修改,並與DNA分子的X射線照片進行對照,證實了該推理的正確性。
3、薩頓的假說「基因在染色體上」運用了類比推理法。薩頓正是運用了此種科學方法,將看不見的基因與看得見的染色體的行為進行類比,根據其驚人的一致性,提出基因位於染色體上這一假說。
③ 生物研究的基本方法有_、_、_和_。
理論,實驗,總結,創新 ,研究方法
生物學的一些基本研究方法——觀察描述的方法、比較的方法和實驗的方法等是在生物學發展進程中逐步形成的。在生物學的發展史上,這些方法依次興起,成為一定時期的主要研究手段。現在,這些方法綜合而成現代生物學研究方法體系。
觀察描述的方法 在17世紀,近代自然科學發展的早期,生物學的研究方法同物理學研究方法大不相同。物理學研究的是物體可測量的性質,即時間、運動和質量。物理學把數學應用於研究物理現象,發現這些量之間存在著相互關系,並用演繹法推算出這些關系的後果。生物學的研究則是考察那些將不同生物區別開來的、往往是不可測量的性質。生物學用描述的方法來記錄這些性質,再用歸納法,將這些不同性質的生物歸並成不同的類群。18世紀,由於新大陸的開拓和許多探險家的活動,生物學記錄的物種幾倍、幾十倍地增長,於是生物分類學首先發展起來。生物分類學者搜集物種進行鑒別、整理,描述的方法獲得巨大發展。要明確地鑒別不同物種就必須用統一的、規范的術語為物種命名,這又需要對各種各樣形態的器官作細致的分類,並制定規范的術語為器官命名。這一繁重的術語制定工作,主要是C.von林奈完成的。人們使用這些比較精確的描述方法收集了大量動、植物分類學材料及形態學和解剖學的材料。
比較的方法 18世紀下半葉,生物學不僅積累了大量分類學材料,而且積累了許多形態學、解剖學、生理學的材料。在這種情況下,僅僅作分類研究已經不夠了,需要全面地考察物種的各種性狀,分析不同物種之間的差異點和共同點,將它們歸並成自然的類群。比較的方法便被應用於生物學。
運用比較的方法研究生物,是力求從物種之間的類似性找到生物的結構模式、原型甚至某種共同的結構單元。G.居維葉在動物學方面,J.W.von歌德在植物學方面,是用比較方法研究生物學問題的著名學者。用比較的方法研究生物,愈來愈深刻地揭示動物和植物結構上的統一性,勢必觸及各個不同類型生物的起源問題。19世紀中葉,達爾文的進化論戰勝了特創論和物種不變論。進化論的勝利又給比較的方法以巨大的影響。早期的比較,還僅僅是靜態的共時的比較,在進化論確立後,比較就成為動態的歷史的比較了。現存的任何一個物種以及生物的任何一種形態,都是長期進化的產物,因而用比較的方法,從歷史發展的角度去考察,是十分必要的。
早期的生物學僅僅是對生物的形態和結構作宏觀的描述。1665年英國R.胡克用他自製的復式顯微鏡,觀察軟木片,看到軟木是由他稱為細胞的盒狀小室組成的。從此,生物學的觀察和描述進入了顯微領域。但是在17世紀,人們還不能理解細胞這樣的顯微結構有何等重要意義。那時的顯微鏡未能消除使影像失真的色環,因而還不能清楚地辨認細胞結構。19世紀30年代,消色差顯微鏡問世,使人們得以觀察到細胞的內部情況。1838~1839年施萊登和施萬的細胞學說提出:細胞是一切動植物結構的基本單位。比較形態學者和比較解剖學者多年來苦心探求生物的基本結構單元,終於有了結果。細胞的發現和細胞學說的建立是觀察和描述深入到顯微領域所獲得的成果,也是比較方法研究的一個重要成果。