① 科学家的成就和典型的科学研究方法
A、施旺和施莱登创立细胞学说的研究方法是通过显微镜观察植物和动物结构,A错误;
B、赫尔希和蔡斯用放射性同位素标记法证明了DNA是遗传物质,B正确;
C、沃森和克里克用物理模型法建构了DNA双螺旋结构模型,C正确;
D、摩尔根运用假说演绎法验证了基因位于染色体上,D正确.
故选:A.
② 高中生物中,那些科学家用了假说演绎法,那些用了类比推理法
假说一演绎法:在观察和分析基础上提出问题以后,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,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法,叫做假说-演绎法
1、孟德尔的豌豆杂交实验。19世纪中期,孟德尔用豌豆做了大量的杂交实验,在对实验结果进行观察、记载和进行数学统计分析的过程中,发现杂种后代中出现一定比例的性状分离,两对及两对以上相对性状杂交实验中子二代出现不同性状自由组合现象。他通过严谨的推理和大胆的想象而提出假说,并对性状分离现象和不同性状自由组合现象作出尝试性解释。然后他巧妙地设计了测交实验用以检验假说,测交实验不可能直接验证假说本身,而是验证由假说演绎出的推论,即:如果遗传因子决定生物性状的假说是成立的,那么,根据假说可以对测交实验结果进行理论推导和预测;然后,将实验获得的数据与理论推导值进行比较,如果二者一致证明假说是正确的,如果不一致则证明假说是错误的。当然,对假说的实践检验过程是很复杂的,不能单靠一两个实验来说明问题。事实上,孟德尔做的很多实验都得到了相似的结果,后来又有数位科学家做了许多与孟德尔实验相似的观察,大量的实验都验证了孟德尔假说的真实性之后,孟德尔假说最终发展为遗传学的经典理论。我们知道,演绎推理是科学论证的一种重要推理形式,测交实验值与理论推导值的一致性为什么就能证明假说是正确的呢?原来,测交后代的表现型及其比例真实地反映出子一代产生的配子种类及其比例,根据子一代的配子型必然地可以推导其遗传组成,揭示这个奥秘为演绎推理的论证过程起到画龙点睛的作用,不揭示这个奥秘学生则难以理解“假说一演绎法” 的科学性和严谨性,对演绎推理得出的结论仍停留在知其然的状况。
2、1900年,3位科学家分别重新发现了孟德尔的工作,遗传学界开始认识到孟德尔遗传理论的重要意义。如果孟德尔假设的遗传因子,即基因确实存在,那么它到底在哪里呢?1903年,美国遗传学家萨顿发现,孟德尔假设的一对遗传因子即等位基因的分离,与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。萨顿根据基因和染色体行为之间明显的平行关系,提出假说:基因是由染色体携带着从亲代传递给子代的,也就是说,基因位于染色体上。美国遗传学家摩尔根曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论,也怀疑萨顿的假说,后来他做了大量的果蝇杂交实验,用实验把一个特定的基因和一条特定的染色体— X染色体联系起来,从而证实了萨顿的假说。由此可以看出,对基因与染色体的关系的探究历程,也是假说一演绎的过程。
3、 DNA复制方式的提出与证实,以及整个中心法则的提出与证实,都是“假说一演绎法”的案例。以DNA分子的复制方式的阐明为例。美国生物学家沃森和英国物理学家克里克在发表DNA分子双螺旋结构的那篇着名的论文的最后写道:“在提出碱基特异性配对的看法后,我们立即又提出了遗传物质进行复制的一种可能机理。”他们紧接着发表了第2篇论文,提出了遗传物质自我复制的假说:DNA分子复制时,双螺旋解开,解开的两条单链分别作为模板,根据碱基互补配对原则形成新链,因而每个新的DNA分子中都保留了原来DNA分子的一条链。这种复制方式被称为半保留复制。1958年,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一演绎推导的预期现象一致,证实了DNA的确是以半保留方式复制的。
4、遗传密码的破译是继DNA双螺旋结构模型提出后,现代遗传学发展中的又一个重大事件。自1953年提出DNA双螺旋结构模型后,科学家就围绕遗传密码的破译开展了一系列探索。美籍苏联物理学家伽莫夫提出的3个碱基编码1个氨基酸的设想。克里克和他的同事通过大量的实验,以T4 噬菌体为材料,研究其中某个基因的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响,结果表明只可能是遗传密码中的3个碱基编码1个氨基酸。但是他们的实验无法说明由3个碱基排列成的1个密码对应的究竟是哪一个氨基酸。两位年轻的美国生物学家尼伦伯格和马太转换设计思路,巧妙设计实验,成功地破译了第1个遗传密码。在此后的六七年中,科学家破译了全部的遗传密码,并编制出了密码子表。
类比推理法:类比推理指是根据两个或两类对象在某些属性上相同,推断出它们在另外的属性上(这一属性已为类比的一个对象所具有,另一个类比的对象那里尚未发现)也相同的一种推理。
1、细胞学说的建立过程中,施旺就运用了类比方法。首先,施莱登观察到细胞是组成植物体的基本单位而把这个信息告诉了施旺,施旺意识到既然植物体如此,动物体也很可能如此。因此,他广泛地对动物各种组织进行研究,发现动物体也是由细胞构成的,验证了上述推理的正确性,在此基础上,对上述事实材料进行归纳概括,建立了细胞学说。
2、DNA模型建立的过程中,沃森和克里克根据前人的研究成果,认识到蛋白质的空间结构呈螺旋型,于是他们推想: DNA结构或许也是螺旋型的。根据这样的类比推理,他们对原来构建的DNA模型进行了修改,并与DNA分子的X射线照片进行对照,证实了该推理的正确性。
3、萨顿的假说“基因在染色体上”运用了类比推理法。萨顿正是运用了此种科学方法,将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比,根据其惊人的一致性,提出基因位于染色体上这一假说。
③ 生物研究的基本方法有_、_、_和_。
理论,实验,总结,创新 ,研究方法
生物学的一些基本研究方法——观察描述的方法、比较的方法和实验的方法等是在生物学发展进程中逐步形成的。在生物学的发展史上,这些方法依次兴起,成为一定时期的主要研究手段。现在,这些方法综合而成现代生物学研究方法体系。
观察描述的方法 在17世纪,近代自然科学发展的早期,生物学的研究方法同物理学研究方法大不相同。物理学研究的是物体可测量的性质,即时间、运动和质量。物理学把数学应用于研究物理现象,发现这些量之间存在着相互关系,并用演绎法推算出这些关系的后果。生物学的研究则是考察那些将不同生物区别开来的、往往是不可测量的性质。生物学用描述的方法来记录这些性质,再用归纳法,将这些不同性质的生物归并成不同的类群。18世纪,由于新大陆的开拓和许多探险家的活动,生物学记录的物种几倍、几十倍地增长,于是生物分类学首先发展起来。生物分类学者搜集物种进行鉴别、整理,描述的方法获得巨大发展。要明确地鉴别不同物种就必须用统一的、规范的术语为物种命名,这又需要对各种各样形态的器官作细致的分类,并制定规范的术语为器官命名。这一繁重的术语制定工作,主要是C.von林奈完成的。人们使用这些比较精确的描述方法收集了大量动、植物分类学材料及形态学和解剖学的材料。
比较的方法 18世纪下半叶,生物学不仅积累了大量分类学材料,而且积累了许多形态学、解剖学、生理学的材料。在这种情况下,仅仅作分类研究已经不够了,需要全面地考察物种的各种性状,分析不同物种之间的差异点和共同点,将它们归并成自然的类群。比较的方法便被应用于生物学。
运用比较的方法研究生物,是力求从物种之间的类似性找到生物的结构模式、原型甚至某种共同的结构单元。G.居维叶在动物学方面,J.W.von歌德在植物学方面,是用比较方法研究生物学问题的着名学者。用比较的方法研究生物,愈来愈深刻地揭示动物和植物结构上的统一性,势必触及各个不同类型生物的起源问题。19世纪中叶,达尔文的进化论战胜了特创论和物种不变论。进化论的胜利又给比较的方法以巨大的影响。早期的比较,还仅仅是静态的共时的比较,在进化论确立后,比较就成为动态的历史的比较了。现存的任何一个物种以及生物的任何一种形态,都是长期进化的产物,因而用比较的方法,从历史发展的角度去考察,是十分必要的。
早期的生物学仅仅是对生物的形态和结构作宏观的描述。1665年英国R.胡克用他自制的复式显微镜,观察软木片,看到软木是由他称为细胞的盒状小室组成的。从此,生物学的观察和描述进入了显微领域。但是在17世纪,人们还不能理解细胞这样的显微结构有何等重要意义。那时的显微镜未能消除使影像失真的色环,因而还不能清楚地辨认细胞结构。19世纪30年代,消色差显微镜问世,使人们得以观察到细胞的内部情况。1838~1839年施莱登和施万的细胞学说提出:细胞是一切动植物结构的基本单位。比较形态学者和比较解剖学者多年来苦心探求生物的基本结构单元,终于有了结果。细胞的发现和细胞学说的建立是观察和描述深入到显微领域所获得的成果,也是比较方法研究的一个重要成果。