2019高考生物二轮复习 专题四小专题4 同位素标记法与DNA的半保留复制学案.doc

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1、1同位素标记法与同位素标记法与 DNADNA 的半保留复制的半保留复制例 1 将不含放射性标记的蚕豆根尖细胞在含3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是( )A每条染色体中都只有一条单体被标记B每条染色体的两条单体都被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被标记答案 A解析 不含放射性标记的根尖细胞在含3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基上完成一个细胞周期后，子细胞中的核 DNA 分子都是一条链被3H 标记，另一条链未被标记；然后子细胞在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期

2、，每个核 DNA 分子复制形成的两个 DNA 分子(其中一个被标记，另一个未被标记)分别位于一条染色体的两条姐妹染色单体上，故 A 正确。例 2 某性原细胞(2n16)的 DNA 全部被32P 标记，其在含31P 的培养基中进行一次有丝分裂后继续进行减数分裂，下列能正确表示有丝分裂前期(白色柱状图)和减数第一次分裂前期(灰色柱状图)每个细胞中含32P 的染色单体和核 DNA 分子数目的是( )答案 A解析 运用模型绘图法，将染色体和核 DNA 分子从细胞中脱离出来，即只绘制染色体和核DNA 分子被标记情况，并只以一条染色体上 DNA 分子的标记情况为例，绘图(图中线条代表核 DNA 分子中的一

3、条链)如下。2该性原细胞在含31P 的培养基中进行有丝分裂时，由于 DNA 的半保留复制，有丝分裂前期的每条染色体上有两个 DNA 分子，且 DNA 分子双链均一条含31P，另一条含32P，故有丝分裂前期含32P 的染色单体和核 DNA 分子数目分别为 32 和 32；有丝分裂产生的子细胞中每个核 DNA 分子双链均为一条含31P，另一条含32P，子细胞在含31P 的培养基中继续进行减数分裂，则减数第一次分裂前期每个细胞中含32P 的染色单体和核 DNA 分子数目分别为 16 和16。以一对同源染色体被标记为例(1)有丝分裂过程图通过绘图，可以直观地看出：一个细胞经过一次有丝分裂，产生了 2

4、个子细胞。每个子细胞和亲代细胞一样都含有相同数目的染色体，并且每个细胞中的每一条染色体上的 DNA 分子都保留了亲代细胞 DNA 分子的一条链，体现了 DNA 分子半保留复制的特点。经过两次有丝分裂产生了 4 个子细胞，带放射性的若都按第一种情况分配，则共有 2 个子细胞带放射性；若都按第二种情况分配，则有 4 个子细胞带放射性；若按两种情况分配，则子细胞有3 个子细胞带放射性。3(2)减数分裂过程图通过绘图，可以直观地看出：一个性原细胞经过减数分裂，产生了 4 个子细胞。每个子细胞的染色体数目较性原细胞减少了一半，并且每个子细胞中的每条染色体上的 DNA 分子都保留了性原细胞 DNA 分子的

5、一条链，即半保留复制，因此 4 个配子细胞都带放射性。1取 1 个含有 1 对同源染色体的精原细胞，用15N 标记细胞核中的 DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成 4 个细胞，这 4 个细胞中含15N 的细胞个数所占比例不可能是( )A1 B.1 2C. D.3 41 4答案 D解析 细胞分裂过程中先进行 DNA 复制。方式是半保留复制。图示辨析如下：4可以看出，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。2将染色体上全部 DNA

6、分子双链经32P 标记的雄性哺乳动物细胞(染色体数为 20)置于不含32P 的培养基中培养，细胞只进行一次分裂。下列推断中，正确的是( )A若完成一次减数分裂，则产生的子细胞中有 5 对同源染色体，每条都含32PB若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含 20 条染色体，其中 10 条含32PC若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中均含 2 个 Y 染色体且都含32PD若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有 40 个 DNA 分子且都含32P答案 D解析 减数分裂结束，产生的子细胞为生殖细胞，其内含有的 10 条染色体中不存在同源染色体，A 错误；若进行一次有丝分裂结束，则产生

7、的子细胞中含 20 条染色体，20 条染色体都含32P，B 错误；若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中含 2 个 Y 染色体或2 个 X 染色体，且都含32P，C 错误；若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有 40 个 DNA 分子，且每个 DNA 分子中都有一条脱氧核苷酸链含有32P，D 正确。3(2018江西四校联考)用32P 标记某动物精原细胞的全部核 DNA，然后将细胞置于含31P 的培养液中培养，使其进行一次有丝分裂或减数分裂(减、减)。下列有关叙述正确的是( )A有丝分裂前期与减前期细胞中，32P 标记的 DNA 分子数相同、染色体数不同B有丝分裂后期与减后期细

8、胞中，32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数不同C有丝分裂中期与减中期细胞中，32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数不同D有丝分裂后期与减后期细胞中，32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数相同答案 C4(2018江西九江十校联考)将某精原细胞核中所有 DNA 分子的两条链都标记上放射性15N，然后放在含14N 的培养基上进行培养，分裂成 4 个子细胞，4 个子细胞中含有放射性的情况是( )A若为有丝分裂则含放射性的子细胞为 2 个或 3 个或 4 个，若为减数分裂则含放射性的子细胞为 4 个B若为有丝分裂则含放射性的子细胞为 2 个，若为减数分裂则含放射性的子细胞为 4 个5

9、C若为有丝分裂则含放射性的子细胞为 2 个或 3 个或 4 个，若为减数分裂则含放射性的子细胞为 2 个或 3 个或 4 个D若为有丝分裂则含放射性的子细胞为 2 个，若为减数分裂则含放射性的子细胞为 2 个或3 个或 4 个答案 A5(2018江西南昌二中月考)双链 DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的。早在1966 年，日本科学家冈崎提出 DNA 半不连续复制假说：DNA 复制形成互补子链时，一条子链是连续形成的，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图 1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让 T4噬菌体在 20 时侵染大肠杆菌 70 min 后，将同位素3H 标记的脱氧核苷酸

10、添加到大肠杆菌的培养基中，在 2 秒、7 秒、15 秒、30 秒、60 秒、120 秒后，分离 T4噬菌体 DNA 并通过加热使 DNA 分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以 DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置 DNA 单链片段的放射性，结果如图 2。请分析回答：(1)若 1 个双链 DNA 片段中有 1 000 个碱基对，其中胸腺嘧啶 350 个，该 DNA 连续复制四次，在第四次复制时需要消耗_个胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)将3H 标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体 DNA 中检测到放射性，其原因是_。(3)DNA 解旋在

11、细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能_。研究表明，在 DNA 分子加热解链时，DNA分子中 GC 的比例越高，需要解链温度越高的原因是_。(4)图 2 中，与 60 秒结果相比，120 秒结果中短链片段减少的原因是_。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是_。答案 (1)5 200 (2)标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体 DNA 复制提供原料，所6以在噬菌体 DNA 中检测到放射性 (3)降低反应所需要的活化能 在 DNA 分子中 A 与 T 之间有 2 个氢键，C 与 G 之间有 3 个氢键，DNA 分子中 GC 的比例越高，氢键数越多，DNA

12、 结构越稳定 (4)短链片段连接形成长片段 在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段解析 (1)DNA 片段中有 1 000 个碱基对，依据碱基互补配对原则可推知，在该 DNA 片段中，AT350(个)，CG650(个)。该 DNA 连续复制四次，在第四次复制时需要消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数为 2416505 200(个)。(2)将3H 标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，因3H 标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体 DNA 复制提供原料，所以最终在噬菌体 DNA 中能检测到放射性。(3)解旋酶能降低反应所需要的活化能。在每个 DNA 分子中，碱基对 A 与 T 之间有 2 个氢键

13、，C 与 G 之间有 3 个氢键，故 DNA 分子中 GC 的比例越高，含有的氢键数越多，DNA 分子结构越稳定，因此在 DNA 分子加热解链时，DNA 分子中GC 的比例越高，需要解链温度也越高。(4)分子越小离试管口距离越近。图 2 显示，与60 秒结果相比，120 秒结果中有放射性的单链距离试管口较远，说明短链片段减少，其原因是短链片段连接形成长片段。在图示的实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段，这为冈崎假说提供了实验证据。真题 1 (2016全国，32)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：(1)基因突变和染色体变异所涉及到的碱基对的数目不同，前者所涉

14、及的数目比后者_。(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以_为单位的变异。(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA 和 aa 植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为 Aa 的个体，则最早在子_代中能观察到该显性突变的性状；最早在子_代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子_代中能分离得到显性突变纯合子；最早在子_代中能分离得到隐性突变纯合子。题干信息信息推断或结论此题只考查 3 种可遗传变异中的 2 种，做题时勿需考虑基因重组碱基对数不要误看成基因数目前者指基因突变

15、，后者指染色体变异，不要前后颠倒看错顺序7只在染色体数目变异这一范围做答，即以染色体组为单位和以个别染色体为单位两个方面，不考虑染色体结构变异方面基因突变类型有两大类，AAAa 为隐性突变，当代突变性状不出现，aaAa 为显性突变，当代突变性状出现自花受粉植物可通过自交产生子代AA 和 aa 都为纯合子，若发生基因突变都成为杂合子 Aa，基因型相同突变后的个体 Aa 确定为子一代，不是亲代，该信息极为关键，若当成亲代，后面题全错强调最早，结合后面要求出现是性状还是基因型的个体，可用 Aa自交研究子二代或子三代的情况解析 (1)基因突变是指 DNA 分子中发生的碱基对的替换、增添和缺失，而染色体

16、变异往往会改变基因的数目和排列顺序，所以与基因突变相比，染色体变异所涉及的碱基对数目更多。(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以个别染色体为单位的变异。(3)AA 植株发生隐性突变后基因型变为 Aa，而 aa 植株发生显性突变后基因型也变为 Aa，该种植物自花受粉，所以不论是显性突变还是隐性突变，子一代为 Aa 时在子二代中的基因型都有 AA、Aa 和 aa 三种，故最早可在子一代观察到该显性突变的性状(A_)；最早在子二代中观察到该隐性突变的性状(aa)；显性突变纯合子和隐性突变纯合子均出现于子二代，且隐性突变纯合子一旦出现，即可确认为纯合，从而可直接分离出来，

17、而显性突变纯合子的分离，却需再令其自交一代至子三代，若不发生性状分离方可认定为纯合子，进而分离出来。答案 (1)少 (2)染色体 (3)一 二 三 二学科素养解读 本题考查核心素养中“科学探究”能力；同时具备归纳与概括的思维能力；注重知识之间的横向联系，提升整合构建知识网络的能力。思维延伸 判断下列有关生物变异的叙述：(1)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，基因的突变与重组不会同时发生(2013四川，1D)( )(2)基因突变与染色体结构变异都可导致碱基序列的改变(2015海南，21C)( )(3)XYY 个体的形成及三倍体无子西瓜植株的高度不育均与减数分裂中同源染色体的联会行为有关(201

18、3安徽，4 改编)( )(4)秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍(2014四川，5A)( )(5)某男子表现型正常，但其一条 14 号和一条 21 号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染8色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。则图甲所示的变异属于基因重组，如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有 8 种 (2013福建，5AC)( )真题 2 (2014安徽，31)香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。(1)香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制，其香味性状的表现是因为_，导致香味物质积累。(

19、2)水稻香味性状与抗病性状独立遗传。抗病(B)对感病(b)为显性。为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是_。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为_。(3)用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在 F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：_；_。(4)单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的花粉经脱分化形成_，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的_。若要获得二倍体植株，应在_时期用秋水仙素进行诱导处理。题干信息信息推断或结论a 基因纯合时

20、，水稻表现为有香味香味物质不分解符合自由组合定律控制两种性状的基因都纯合出现变异：基因突变或染色体片段缺失脱分化形成愈伤组织9花粉发育成单倍体植株体现了植物细胞的全能性解析 第一步：明确坐标图中横、纵坐标的含义。横坐标：性状类型；纵坐标：性状数量。第二步：找准柱状图对应量之间的数量关系。抗病(50)感病(50)11；无香味(75)有香味(25)31。第三步：依据数量关系推断结论。依据上述比例关系，结合信息和，推出亲代无香味感病和无香味抗病个体的基因型：Aabb、AaBb。答案 (1)a 基因纯合，参与香味物质代谢的某种酶缺失 (2)Aabb、AaBb 3/64 (3)某一雌配子形成时，A 基因

21、突变为 a 基因 某一雌配子形成时，含 A 基因的染色体片段缺失 (4)愈伤组织 全部遗传信息 幼苗学科素养解读 生物学科素养要求生物学科知识服务于生产实践育种，即“社会责任” 。经典再现 (2015天津，9)白粉菌和条锈菌能分别导致小麦感染白粉病和条锈病，引起减产。采用适宜播种方式可控制感病程度。下表是株高和株型相近的小麦 A、B 两品种在不同播种方式下的试验结果。植株密度(106株/公顷)试验编号播种方式 A 品种B 品种白粉病感染程度条锈病感染程度单位面积产量单播40单播20混播22单播04单播02注：“”的数目表示感染程度或产量高低；“”表示未感染。据表回答：(1)抗白粉病的小麦品种是

22、_，判断依据是_。(2)设计、两组试验，可探究_。10(3)、三组相比，第组产量最高，原因是_。(4)小麦抗条锈病性状由基因 T/t 控制，抗白粉病性状由基因 R/r 控制，两对等位基因位于非同源染色体上。以 A、B 品种的植株为亲本，取其 F2中的甲、乙、丙单株自交，收获子粒并分别播种于不同处理的试验小区中，统计各区 F3中的无病植株比例。结果如下表：试验处理F3无病植株的比例/%F2植株无菌水以条锈菌进行感染以白粉菌进行感染以条锈菌白粉菌进行双感染甲1002500乙1001007575丙1002575？据表推测，甲的基因型是_，乙的基因型是_，双菌感染后丙的子代中无病植株的比例为_。答案

23、(1)A 、组小麦未感染白粉病(2)植株密度对 B 品种小麦感病程度及产量的影响(3)混播后小麦感病程度下降(4)Ttrr ttRr 18.75%(或 3/16)解析 (1)从和组的试验结果可知，抗白粉病的小麦品种是 A。(2)分析、两组试验， 自变量为植株密度，因变量为感病程度及产量，所以、两组试验的目的是：探究植株 密度对 B 品种小麦感病程度及产量的影响。(3)从表格可以看出，、相比，第组 的产量最高，分析表中信息得出结论：混播后小麦感病程度下降。(4)由表中 F3无病植株的 比例数据可知：甲自交后代中抗条锈病个体占 25%，乙自交后代中抗白粉病的个体占 75%，可说明抗条锈病为隐性性状，抗白粉病为显性性状。依据甲自交后代抗白粉病个体 比例为 0，抗条锈病个体比例为 25%，可推测甲的基因型为 Ttrr。依据乙自交后代抗条锈 病个体比例为 100%，抗白粉病个体比例为 75%，可推测乙的基因型为 ttRr。根据丙自交后 代中抗条锈病个体占 25%，抗白粉病个体占 75%，可知丙的基因型为 TtRr，其自交后代中 无病植株即基因型为 ttR_的植株占 3/16，即 18.75%。