新课标2023版高考生物一轮总复习第六单元基因的本质和表达第4讲同位素标记法在遗传物质研究中的应用课件

这是一份新课标2023版高考生物一轮总复习第六单元基因的本质和表达第4讲同位素标记法在遗传物质研究中的应用课件，共26页。PPT课件主要包含了答案D，答案B等内容，欢迎下载使用。
1．(2020·江苏高考)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是(　 )A．卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径B．赫尔希()等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质C．梅塞尔森(M.Meselsn)等证明DNA进行半保留复制D．温特()证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质解析：温特的研究中利用胚芽鞘和琼脂块开展实验，该研究没有采用同位素标记法。答案：D
2．(2021·浙江1月选考)现建立“动物精原细胞(2n＝4)有丝分裂和减数分裂过程”模型。1个精原细胞(假定DNA中的P元素都为32P，其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H(h)、R(r)是其中的两对基因，细胞②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确的是(　 )
A．细胞①形成过程中没有发生基因重组B．细胞②中最多有两条染色体含有32PC．细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等D．细胞④～⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、1、1解析：从图中染色体的颜色可以看出，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换，所以细胞①中发生了基因重组，A错误；从细胞①到②③进行的是减数分裂，其中细胞②处于减数分裂Ⅱ后期，正常情况下，细胞①中的每条染色体上两条染色单体的两个DNA分子中一个只含31P，另一个含32P 和31P，正常减数分裂Ⅱ后期应该为2条含有32P，但是发生了互换，就可能有更多的染色体含有32P，B错误；由于发生互换，导致染色单体上元素标记情况不同，所以细胞②和细胞③含有32P的染色体数目可能不同，C错误；细胞④～⑦是减数分裂形成的子细胞，如果细胞②H中含有32P和R所在染色体含32P，且细胞②中h所在染色体含有32P，则r所在染色体中不含32P，因此形成的细胞④含32P的核DNA分子数为2个，形成的细胞⑤含有32P的核DNA分子数为1个，由于细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段)，h所在的染色体与其中一个r所在染色体含有32P(H和另一个r所在染色体不含32P)，如果含有32P的2条染色体不在同一极，则形成的细胞⑥⑦都含32P的核DNA分子数为1个，D正确。
3.(2018·浙江4月选考)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl 或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是 (　 )A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N­14N­DNAD．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
4．(2018·海南高考)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是 (　 )A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1∶3B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1
提能点(一)　同位素标记法在实验中的应用同位素标记法是用示踪元素标记化合物，根据化合物的放射性确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪，也称为同位素示踪法。1．噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。
2．常用同位素标记法的实例
[针对训练]1．用DNA双链均被32P标记的一个T2噬菌体侵染被 35S 标记的大肠杆菌，一段时间后释放出了m个子代T2噬菌体。下列有关叙述正确的是(　 )A．用32P标记T2噬菌体的方法与用35S标记大肠杆菌的方法相同B．这m个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为1/mC．若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代D．经过培养，得到的m个子代T2噬菌体中有3/4含有35S
解析：T2噬菌体为病毒，没有细胞结构，不能用培养基直接培养，而大肠杆菌属于原核生物，能用培养基直接培养，A错误；这m个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为2/m，B错误；由于DNA的复制为半保留复制，若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代，C正确；T2噬菌体培养过程中繁殖所需的原料都来自大肠杆菌，所以得到的m个子代T2噬菌体中都有35S，D错误。答案：C　
2．下列是应用同位素标记法进行的几种研究，其中错误的是(　 )A．分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质用于证明DNA是主要的遗传物质B．给予某人131I，通过测定甲状腺的放射性可以反映甲状腺的功能状态C．用单细胞绿藻做14CO2示踪实验，不同时间点对放射性碳分析可得出暗反应的途径D．用放射性同位素标记某种氨基酸进行示踪，可得出分泌蛋白合成、加工和分泌的途径
解析：噬菌体侵染细菌实验中分别用32P标记DNA、35S标记蛋白质的噬菌体侵染细菌，证明了DNA是噬菌体的遗传物质，不能证明DNA是主要的遗传物质，A错误；I是甲状腺细胞合成甲状腺激素的原料，给予某人131I，通过测定甲状腺激素的放射性可以反映甲状腺的功能状态，B正确；用单细胞绿藻做14CO2示踪实验，不同时间点对放射性碳分析可得出暗反应的途径是14CO2→14C3→(14CH2O)，C正确；用放射性同位素标记某种氨基酸进行示踪，可得出分泌蛋白合成、加工和分泌的途径，即核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，D正确。答案： A 　
提能点(二)　细胞分裂过程中染色体和DNA的标记问题1．DNA复制后DNA分子存在位置与去向(1)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制后形成2个新DNA分子后，这2个子DNA位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起，如图所示：(2)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。
2．有丝分裂中染色体标记情况分析(1)过程图解(一般只研究一条染色体)：复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：转至不含标记同位素培养液中再培养一个细胞周期：(2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
3．减数分裂中染色体标记情况分析(1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图(母链标记，培养液不含标记同位素)：(2)规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。
[针对训练]3．核DNA被32P标记的精子与未被标记的卵细胞受精后，在不含放射性标记的培养基中连续分裂两次，下列分析正确的是 (　 )A．放射性细胞数量与所有细胞数量之比逐代减少B．放射性DNA分子数与所有细胞总DNA分子数之比逐代减少C．可以确定含有放射性的细胞数，因为分裂后期姐妹染色单体均分到两极D．无法确定含有放射性的细胞数，因为分裂后期非同源染色体自由组合
解析：由于DNA的半保留复制，含有标记的DNA分子在未标记的原料中连续复制两次，带有放射性标记的DNA分子数与所有细胞总DNA分子数的比例将逐代减少，含有放射性的细胞数量与所有细胞数量之比不一定逐代减少，A错误，B正确；有丝分裂后期姐妹染色单体分开后随机进入两个子细胞中，第一次分裂产生的子细胞都含有放射性，但第二次分裂后含有放射性的细胞数目无法确定，C错误；受精卵进行有丝分裂，不会发生基因重组，D错误。答案：B　
4．(2022·长沙雅礼中学模拟)如图表示某生物的精原细胞在条件X下最终形成了四个细胞，条件X可能是①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记；②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记；③进行减数分裂；④进行有丝分裂。下列有关说法正确的是 (　 )A．若条件X为①③，则处于减数分裂Ⅱ后期的两个次级精母细胞中均含被15N标记的染色体B．若条件X为②③，则处于减数分裂Ⅱ后期的两个次级精母细胞中均含有两条被15N标记的染色体C．若条件X为①③，则产生的四个精细胞一定均含被15N标记的染色体D．若条件X为②④，则产生的四个子细胞一定均含被15N标记的染色体
解析：若只标记了某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链，进行减数分裂时，DNA只复制一次，在减数分裂Ⅰ中随着同源染色体分开，被15N标记的染色体只能进入一个次级精母细胞中，A错误；若精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记，那么减数分裂Ⅰ时该对同源染色体中的四条染色单体都被15N标记，则减数分裂Ⅱ后期时两个次级精母细胞均含有两条被15N标记的染色体，B正确；若精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记，经减数分裂产生的四个精细胞中，只有两个精细胞含有被15N标记的染色体，C错误；若精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记，进行有丝分裂时，第一次有丝分裂产生的两个细胞中都含有一条DNA单链被15N标记的染色体，在第二次有丝分裂中期，被标记的染色体中的两条姐妹染色单体中，只有一条姐妹染色单体含15N标记，另一条不含15N标记，有丝分裂后期染色体向细胞两极移动是随机的，因此产生的子细胞中可能含15N标记也可能不含15N标记，D错误。
提能点(三)　用同位素标记法研究DNA复制的方式1．实验方法同位素标记法和离心技术。2．实验原理含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。3．实验假设DNA以半保留的方式复制。4．实验预期离心后应出现3条DNA带。
5.实验过程6．过程分析(1)立即取出，提取DNA→离心→全部重带。(2)繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。(3)繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。7．实验结论：DNA复制是以半保留的方式进行。
[针对训练]5．科学家为了探究DNA复制方式，先用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，再将亲本大肠杆菌转移到含14NH4Cl的原料中培养，收集不同时期的大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。(1)用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的是________________________________________________________________________________________________________________________。(2)有科学家认为DNA的复制是全保留复制，复制形成的两条子链结合在一起，两条模板链重新结合在一起。若是全保留复制，则实验结果是子一代的DNA位置是___________________________________________________。
(3)科学家进行实验，得到的实验结果是子一代的DNA位置全在中带，子二代的DNA位置一半在中带，一半在轻带。这个结果否定了全保留复制，你对此的解释是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)有人认为，将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果1/2为轻带，1/2为重带，则一定为半保留复制。你认为这种说法是否正确，并说出你的理由。____________________________________________________________________________________________________________。