1、重要题型5同位素示踪法与细胞分裂、DNA的半保留复制专题四遗传的分子基础、变异和进化重点剖析1.1.同位素示踪法和离心技术证明同位素示踪法和离心技术证明DNA的半保留复制的半保留复制已知某一DNA分子用15N标记(0代)，将含有该标记DNA分子的细胞(或某种细菌)转移到只含14N的培养基中培养(进行DNA复制)，若干代后，其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例如表：世代DNA分子的特点DNA中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞中DNA分子离心后在离心管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子的比例脱氧核苷酸链总数不同脱氧核苷酸链占全部链的比例只含15N分子含14N、15N杂合分子只含14N分子含1
2、5N的链含14N的链01全在下部l0021012全在中部01041/21/2241/2中部，1/2上部01/21/281/43/4381/4中部，3/4上部01/43/4161/87/8n2n2/2n中部，12/2n上部02/2n(或1/2n1)12/2n2n11/2n11/2n2 2.利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的相互关系这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第二种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。3 3.放射性同位素在生物实验中的应用(1)主要应用用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而
3、了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。一般常用的标记元素有3H、14C、15N、18O、32P、35S等。(2)归类分析标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记水，光合作用只产生18O2；再用18O标记二氧化碳，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自水，而不是来自二氧化碳。标记特征元素，探究化合物的作用。如在T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；用35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质，证明了DNA是噬菌体的遗传物质。标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程
4、；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。题型探究题组一考查DNA的复制1.(2018浙江“七彩阳光”联盟)下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是A.培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA主链的基本骨架B.将大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的核糖体中含有15NC.通过对第二代大肠杆菌DNA进行密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制D.将15N15NDNA的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋
5、处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带12345678解析培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；核糖体中含有RNA，RNA中含有碱基，将大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的核糖体中含有15N，B正确；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA进行密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，C错误；将15N15NDNA的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。1234567
6、8菌种：大肠杆菌培养条件与方法：(1)用含15N的培养基培养若干代，使DNA均被15N标记(甲图)。(2)转至14N的培养基培养，每30min繁殖一代。(3)取出每代DNA样本，并离心分层。2.(2018金丽衢十二校联考)如图所示是研究DNA复制方式的实验，根据这些实验结果进行的推论，正确的是12345678A.乙是转入14N培养基中复制一代的结果B.乙是转入14N培养基中复制二代的结果C.出现丁的结果至少需要60minD.戊图表示复制三代后不再具有15N标记的DNA解析已知亲本双链都是15N，根据DNA分子半保留复制的特点，子一代都是一条链含14N，一条链含15N，位于试管的中部，如图丙所示
7、，A项错误；子二代形成的四个DNA分子中，两个具有最初的母链，处于中带，还有两个不含15N，位于轻带，如图丁所示，B项错误；出现丁的结果，DNA复制了两次，所以最少经过了60min，C项正确；无论复制多少次，都有两个DNA分子含有15N，D项错误。12345678解析若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制1次，所以第一次细胞分裂完成后得到的2个子细胞都是每一条染色体的DNA都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含3H。题组二考查细胞分裂中染色体标记问题3.(2017浙江4月选考)若将处于G1期的胡萝
8、卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是A.每条染色体中的两条染色单体均含3HB.每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3HC.每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3HD.每条染色单体上DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H123456784.(2018邵阳一模)将某一经3H充分标记核DNA的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含3H的培养基中培养，经过连续两次正常细胞分裂后。下列有关说法不正确的是A.若进行有丝分裂，则子细胞含3H的核DNA分子数可能为nB.若进行减数分裂，则子细胞含3H的染色体数为nC.第一次分裂结束时，子细胞中染色体都
9、含3HD.若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离12345678解析“将某一经3H充分标记核DNA的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含3H的培养液中培养”，若细胞分裂两次，DNA复制两次，则有丝分裂后期，所有染色体一半被标记，一半未被标记，由于分裂成两个子细胞时，染色体的分配是随机的，所以若进行有丝分裂，则子细胞含3H的染色体数可能为n，A项正确；若进行减数分裂，因为DNA只复制1次，所以子细胞的n条染色体都被标记，B项正确；第一次分裂结束时，因为DNA只复制1次，所以子细胞中染色体都含3H，C项正确；若子细胞中有的染色体不含3H，则该细胞进行的是有丝分裂，不可能出现同源
10、染色体彼此分离，D项错误。12345678题组三考查染色体染色问题5.BrdU(5-溴尿嘧啶脱氧核苷)与胸腺嘧啶脱氧核苷结构类似，可与碱基A配对。经吉姆萨染料染色，DNA的一条单链掺有BrdU则着色深，两条单链都掺有BrdU则着色浅。将玉米体细胞(含20条染色体)放入含有BrdU的培养液中培养并用吉姆萨染料染色，则第二次细胞分裂的中期时，一个细胞中染色体的染色情况是A.全被染成深色B.全被染成浅色C.每条染色体中一条染色单体为深色，另一条为浅色D.每个DNA分子中一条链为深色，另一条链为浅色12345678解析在第一个分裂周期中，由于DNA半保留复制的特点，形成的每条染色体的染色单体中的DNA
11、只有一条单链掺有BrdU，所以均染成深色。在第二个分裂周期的中期，每条染色体中含有2个DNA，4条链，含有亲代链是1条，则有3条脱氧核苷酸链含有BrdU，所以每条染色体的染色单体一条为深色，一条为浅色。123456786.在荧光显微镜下观察被标记的基因型为AaBb的小鼠的睾丸细胞，等位基因A、a被分别标记为红色、黄色，等位基因B、b被分别标记为蓝色、绿色，两对基因位于两对常染色体上。下列推测不合理的是A.视野中可以观察到3种不同特征的分裂中期的细胞B.初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿荧光点，各2个C.次级精母细胞中向每一极移动的都有红、黄、蓝、绿荧光点，各1个D.若产生的精细胞中观察到3个荧光
12、点，则最可能是分裂后期有1对染色体未正常分开12345678解析睾丸中既有进行有丝分裂的细胞，也有进行减数分裂的细胞，其中处于有丝分裂中期、减数第一次分裂中期和减数第二次分裂中期的细胞都可以观察到，A项正确；初级精母细胞是处于减数第一次分裂过程中的细胞，DNA已复制，同源染色体尚未分离，每个初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿荧光点，各2个，B项正确；次级精母细胞是处于减数第二次分裂过程中的细胞，同源染色体已经分离，红与黄、蓝与绿不可能同时出现，C项错误；精细胞中等位基因只有一个，所以正常情况下，荧光点只有两个，若出现了3个荧光点，则最可能是分裂后期有1对染色体未正常分开，D项正确。1234567
13、8题组四考查放射性同位素在生物实验中的应用7.下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，错误的是A.若小鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到H218O，呼出的二氧化碳中也可能含有18OB.用32S标记甲硫氨酸，附着在内质网上的核糖体与游离的核糖体都可能检测到放射性C.将某精原细胞中某条染色体上的DNA的一条链用15N进行标记，正常情况下，在该细胞分裂形成的精细胞中，含15N的精子所占比例为50%D.给水稻提供14CO2，体内可以存在14C的转移途径为14CO214C3(14CH2O)12345678解析18O2标记以后放射性元素首先出现在水中，但是水又可以作为反应物，如果水作为反应物，那么放射性元
14、素又可以出现在二氧化碳中，A正确；用32S标记甲硫氨酸，如果是分泌蛋白，附着在内质网上的核糖体将检测到放射性，如果不是分泌蛋白，也可以在游离的核糖体上检测到放射性，B正确；若将该精原细胞的一个DNA分子的一条链用15N标记，由于减数分裂过程中DNA分子只复制一次，且DNA分子的复制方式是半保留复制，所以该细胞减数分裂形成的4个精细胞中有1个含15N，即含15N的精细胞所占的比例为25%，C错误；水稻叶肉细胞吸收14CO2进行光合作用合成葡萄糖，体内可以存在14C的转移途径为14CO214C3(14CH2O)，D正确。123456788.荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上
15、对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：12345678(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶随机切开了核苷酸之间的_键从而产生切口，随后在DNA聚合酶的作用下，以荧光标记的_为原料，合成荧光标记的DNA探针。12345678磷酸二酯脱氧核苷酸解析由图1可知，DNA酶使DNA链断裂，作用于相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键；DNA探针的本质是荧光标记的DNA片段，合成原料为脱氧核苷酸。(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中_键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照_原则，与染色体上的特定基因序列形成较
16、稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有_条荧光标记的DNA片段。氢碱基互补配对4解析通过热变性，使DNA碱基对之间的氢键断裂，复性时能重新形成氢键，并且遵循碱基互补配对原则，形成杂交DNA分子。两条姐妹染色单体，含有四条模板链，可与四个被标记的DNA探针结合形成4个荧光标记的杂交DNA分子。12345678(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到_个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到_个荧光点。62和4123456781234
17、5678解析植物甲(AABB)形成的配子染色体组成为AB与植物乙(AACC)的配子(AC)，受精后合子染色体组成为(AABC)，又由于AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记，则AABC将会有3条染色体被标记，6条染色单体，可以观察到6个荧光点。AABC减数分裂时，AA两个染色体组可以正常联会，并且同源染色体分离，减数第一次分裂形成的两个子细胞分别获得一个A染色体组，而B染色体组内的没有同源染色体存在，B中的染色体随机进入两个子细胞中，因此其中一个子细胞含有A和B染色体组内2条能被标记的染色体，标记4条染色单体，可以看到4个荧光点；另一子细胞只含有A中1条能被标记的染色体，2条染色单体，可以观察到2个荧光点。
