高考生物大二輪專題復習與增分策略 熱點題型建模 模型7 同位素標記法在遺傳分子基礎和細胞基礎的應用

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模型7　同位素標記法在遺傳分子基礎和細胞基礎的應用 1.有絲分裂與DNA復制 (1)過程圖解(一般只研究一條染色體) ①復制一次(母鏈標記，培養(yǎng)液不含同位素標記)，如圖： ②轉至不含放射性培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個細胞周期，如圖： (2)規(guī)律總結：若只復制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標記；若復制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標記。 2.減數(shù)分裂與DNA復制 (1)過程圖解：減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為研究對象，如圖： (2)規(guī)律總結：由于減數(shù)分裂沒有細胞周期，DNA只復制一次，因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標記。 1.將染色體上全部DNA分子雙鏈經(jīng)32P標記的雄性哺乳動物細胞(染色體數(shù)為20)置于不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細胞只進行一次分裂。下列推斷中，正確的是(　　) A.若完成一次減數(shù)分裂，則產(chǎn)生的子細胞中有5對同源染色體，每條都含32P B.若完成一次有絲分裂，則產(chǎn)生的子細胞中含20條染色體，其中10條含32P C.若進行減數(shù)分裂，則每個減數(shù)第二次分裂后期細胞中均含2個Y染色體且都含32P D.若進行一次有絲分裂，則分裂中期細胞的染色體上共有40個DNA分子且都含32P 答案　D 解析　解題時需弄清有絲分裂與減數(shù)分裂的有關過程：一次完整的減數(shù)分裂過程中，DNA只復制一次而細胞分裂兩次；一次完整的有絲分裂過程中，DNA復制一次且細胞只分裂一次。減數(shù)分裂結束時，產(chǎn)生的子細胞為生殖細胞，其內含的10條染色體中不存在同源染色體，由于DNA的半保留復制，所有染色體中都含32P，A錯誤。若進行一次有絲分裂，則產(chǎn)生的子細胞中含20條染色體，20條染色體都含32P，B錯誤。若進行減數(shù)分裂，則每個減數(shù)第二次分裂后期的細胞中含2條Y染色體或2條X染色體，且都含32P，C錯誤。若進行一次有絲分裂，則分裂中期細胞的染色體上共有40個DNA分子，且每個DNA分子中都有一條脫氧核苷酸鏈含有32P，D正確。 2.赫爾希和蔡斯做噬菌體侵染細菌實驗時，分別用35S、32P標記的噬菌體去侵染未被標記的細菌，若噬菌體在細菌體內復制了三次，下列敘述正確的是(　　) A.用32P和35S標記同一噬菌體的DNA和蛋白質 B.噬菌體侵染細菌時，只將35S注入細菌細胞中 C.在子代噬菌體中，含32P的噬菌體占總數(shù)的1/4 D.該實驗可以證明DNA是噬菌體的主要遺傳物質 答案　C 解析　為了能分開觀察DNA和蛋白質在遺傳中的作用，應用32P和35S分別標記不同的噬菌體；噬菌體侵染細菌的過程中，進入細胞內部的是噬菌體的DNA(含P)，蛋白質(含S)外殼留在外部；由于DNA的復制是半保留復制，復制三代，含有32P的子代噬菌體占全部噬菌體的比例為2/8＝1/4；噬菌體侵染細菌的實驗可以證明DNA是遺傳物質，不能證明DNA是主要的遺傳物質。 3.將一個由100個堿基組成的DNA分子(設為親代DNA)放在含有被3H標記的脫氧胸苷(3H－dT)的培養(yǎng)液中進行復制，一段時間后測得子二代的放射性強度(放射性強度＝含3H的堿基總數(shù)/DNA分子中的堿基總數(shù))為30%。則親代DNA分子中含有的胸腺嘧啶的數(shù)量為(　　) A.10 B.20 C.30 D.40 答案　D 解析　設每個DNA分子中含有x個胸腺嘧啶，則子二代的放射性強度＝(22－1)x/(22100)＝30%，解得：x＝40(個)。 4.某基因(14N)含有3 000個堿基，腺嘌呤占35%。若該DNA分子用15N同位素標記過的四種游離脫氧核苷酸為原料復制3次，將全部復制產(chǎn)物進行密度梯度離心，得到圖甲結果；如果將全部復制產(chǎn)物加入解旋酶處理后再離心，則得到圖乙結果。下列有關分析正確的是(　　) A.X層全部是僅含14N的基因 B.W層中含15N標記的胞嘧啶6 300個 C.X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的1/3 D.W層與Z層的核苷酸數(shù)之比是1∶4 答案　C 解析　DNA是半保留復制，故復制3次，DNA總數(shù)是8個，其中含有14N的DNA為2個(每個DNA均為一條14N鏈，一條15N鏈)，其余6個均為15N的DNA(兩條鏈均為15N)。因為14N－15N的DNA密度比15N－15N的DNA密度小，故X層應該為14N－15N的DNA，Y層為15N－15N的DNA；一個DNA中含有3 000個堿基，腺嘌呤占35%，那么胞嘧啶占15%，故胞嘧啶的堿基數(shù)為450個。復制3次一共得到8個DNA，這樣需要的胞嘧啶數(shù)為4507＝3 150個；復制得到的DNA所含有的堿基數(shù)都是相同的，那么氫鍵數(shù)也應該是相同的，X層有2個DNA，Y層有6個DNA，這樣它們的氫鍵數(shù)之比即為DNA數(shù)之比，即X層中含有的氫鍵數(shù)∶Y層中含有的氫鍵數(shù)＝1∶3；X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的1/3。復制后的8個DNA一共含有16條鏈，其中含14N的鏈為2條(分布在Z層)，15N的鏈14條(分布在W層)，因為該基因含有3 000個堿基，故每條鏈的核苷酸數(shù)為1 500，這樣Z層的核苷酸數(shù)為1 5002＝3 000，W層的核苷酸數(shù)為1 50014＝21 000個，故W層與Z層的核苷酸數(shù)之比為7∶1。 5.用3H標記蠶豆根尖分生區(qū)細胞的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入含秋水仙素但不含3H的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。若秋水仙素對細胞連續(xù)發(fā)揮作用，則相關敘述不正確的是(　　) A.秋水仙素可抑制紡錘體的形成，但不影響著絲點的正常分裂 B.通過對細胞中不含單體時的染色體計數(shù)，可推測DNA復制的次數(shù) C.通過檢測DNA鏈上3H標記出現(xiàn)的情況，可推測DNA的復制方式 D.細胞中DNA第二次復制完成時，每條染色體的單體均帶有3H標記 答案　D 解析　秋水仙素可抑制紡錘體的形成，但不影響著絲點的正常分裂，從而導致細胞中染色體數(shù)目加倍，A正確；1個DNA復制n次后的數(shù)目為2n個，所以通過對細胞中不含單體時的染色體計數(shù)，可推測DNA復制的次數(shù)，B正確；通過檢測DNA鏈上3H標記出現(xiàn)的情況，可推測DNA的復制方式是半保留復制，C正確；根據(jù)DNA分子半保留復制的特點，細胞中DNA第二次復制完成時，每條染色體的單體中只有一半帶有3H標記，D錯誤。 6.取小鼠睪丸中的一個精原細胞，在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成減數(shù)分裂過程。下列有關敘述正確的是(　　) A.初級精母細胞中每條染色體的兩條染色單體都被標記 B.次級精母細胞中每條染色體都被標記 C.只有半數(shù)精細胞中有被標記的染色體 D.所有精細胞的全部染色體中，被標記的染色體數(shù)與未被標記的染色體數(shù)相等 答案　D 解析　一個精原細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個細胞周期后，形成的子細胞中每條染色體的DNA分子中都只有一條單鏈被標記。將該子細胞放在不含放射性標記的培養(yǎng)基中完成減數(shù)分裂過程中，初級精母細胞中每條染色體上只有一條染色單體被標記；在減數(shù)第二次分裂后期，次級精母細胞中只有一半染色體被標記；由于在減數(shù)第二次分裂后期著絲點分裂后，被標記的染色體和未被標記的染色體進行隨機結合后移向細胞兩極，因此，含被標記的染色體的精細胞占全部精細胞的比例不能確定，但所有精細胞的全部染色體中有一半染色體是被標記的。 7.取1個含有1對同源染色體的精原細胞，用15N標記細胞核中的DNA，然后放在含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，讓其連續(xù)進行兩次有絲分裂，形成4個細胞，這4個細胞中含15N的細胞個數(shù)可能是(　　) A.2 B.3 C.4 D.前三項都對 答案　D 解析　繪制圖示如下： 這樣來看，最后形成的4個子細胞有3種情況：第一種情況是4個細胞都是；第2種情況是2個細胞是，1個細胞是，1個細胞是；第3種情況是2個細胞是，另外2個細胞是。