(通用版)高考生物大二轮专题复习与增分策略热点题型建模模型7同位素标记法在遗传分子基础和细胞基础的应

模型7 同位素标记法在遗传分子基础和细胞基础的应用

1.有丝分裂与DNA复制

(1)过程图解(一般只研究一条染色体)

①复制一次(母链标记，培养液不含同位素标记)，如图：

②转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期，如图：

(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。 2.减数分裂与DNA复制

(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，如图：

(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。

1.将染色体上全部DNA分子双链经

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P标记的雄性哺乳动物细胞(染色体数为20)置于不含

P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P B.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P C.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P D.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P

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答案 D

解析 解题时需弄清有丝分裂与减数分裂的有关过程：一次完整的减数分裂过程中，DNA只复制一次而细胞分裂两次；一次完整的有丝分裂过程中，DNA复制一次且细胞只分裂一次。减数分裂结束时，产生的子细胞为生殖细胞，其内含的10条染色体中不存在同源染色体，由于DNA的半保留复制，所有染色体中都含

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P，A错误。若进行一次有丝分裂，则产生的

子细胞中含20条染色体，20条染色体都含P，B错误。若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期的细胞中含2条Y染色体或2条X染色体，且都含P，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P，D正确。

2.赫尔希和蔡斯做噬菌体侵染细菌实验时，分别用S、P标记的噬菌体去侵染未被标记的

细菌，若噬菌体在细菌体内复制了三次，下列叙述正确的是( )

A.用P和S标记同一噬菌体的DNA和蛋白质 B.噬菌体侵染细菌时，只将S注入细菌细胞中 C.在子代噬菌体中，含P的噬菌体占总数的1/4 D.该实验可以证明DNA是噬菌体的主要遗传物质

答案 C

解析 为了能分开观察DNA和蛋白质在遗传中的作用，应用P和S分别标记不同的噬菌体；噬菌体侵染细菌的过程中，进入细胞内部的是噬菌体的DNA(含P)，蛋白质(含S)外壳留在外部；由于DNA的复制是半保留复制，复制三代，含有P的子代噬菌体占全部噬菌体的比例为2/8＝1/4；噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是遗传物质，不能证明DNA是主

要的遗传物质。

3.将一个由100个碱基组成的DNA分子(设为亲代DNA)放在含有被H标记的脱氧胸苷(H－dT)的培养液中进行复制，一段时间后测得子二代的放射性强度(放射性强度＝含H的碱基 总数/DNA分子中的碱基总数)为30%。则亲代DNA分子中含有的胸腺嘧啶的数量为( )

B.20 D.40

A.10 C.30 答案 D

解析 设每个DNA分子中含有x个胸腺嘧啶，则子二代的放射性强度＝(2－1)x/(2×100)

＝30%，解得：x＝40(个)。

4.某基因(N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子用N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；如果 将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析正确的是( )

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A.X层全部是仅含N的基因

B.W层中含N标记的胞嘧啶6 300个 C.X层中含有的氢键数是Y层的1/3 D.W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4

答案 C

解析 DNA是半保留复制，故复制3次，DNA总数是8个，其中含有N的DNA为2个(每个DNA均为一条N链，一条N链)，其余6个均为N的DNA(两条链均为N)。因为N－N的DNA密度比N－N的DNA密度小，故X层应该为N－N的DNA，Y层为N－N的DNA；一个DNA中含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%，那么胞嘧啶占15%，故胞嘧啶的碱基数为450个。复制3次一共得到8个DNA，这样需要的胞嘧啶数为450×7＝3 150个；复制得到的DNA所含有的碱基数都是相同的，那么氢键数也应该是相同的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，这样它们的氢键数之比即为DNA数之比，即X层中含有的氢键数∶Y层中含有的氢键数＝1∶3；X层中含有的氢键数是Y层的1/3。复制后的8个DNA一共含有16条链，其中含N的链为2条(分布在Z层)，N的链14条(分布在W层)，因为该基因含有3 000个碱基，故每条链的核苷酸数为1 500，这样Z层的核苷酸数为1 500×2＝3 000，W层的核苷

酸数为1 500×14＝21 000个，故W层与Z层的核苷酸数之比为7∶1。

5.用H标记蚕豆根尖分生区细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入含秋水仙素但不含H 的普通培养基中培养。若秋水仙素对细胞连续发挥作用，则相关叙述不正确的是( )

A.秋水仙素可抑制纺锤体的形成，但不影响着丝点的正常分裂 B.通过对细胞中不含单体时的染色体计数，可推测DNA复制的次数 C.通过检测DNA链上H标记出现的情况，可推测DNA的复制方式 D.细胞中DNA第二次复制完成时，每条染色体的单体均带有H标记

答案 D

解析 秋水仙素可抑制纺锤体的形成，但不影响着丝点的正常分裂，从而导致细胞中染色体数目加倍，A正确；1个DNA复制n次后的数目为2个，所以通过对细胞中不含单体时的染色体计数，可推测DNA复制的次数，B正确；通过检测DNA链上H标记出现的情况，可推测DNA的复制方式是半保留复制，C正确；根据DNA分子半保留复制的特点，细胞中DNA第

二次复制完成时，每条染色体的单体中只有一半带有H标记，D错误。

6.取小鼠睾丸中的一个精原细胞，在含H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸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完成减数分裂过程。下列有关叙述正确的是

( )

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A.初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记

B.次级精母细胞中每条染色体都被标记 C.只有半数精细胞中有被标记的染色体

D.所有精细胞的全部染色体中，被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等

答案 D

解析 一个精原细胞在含H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，形成的子细胞中每条染色体的DNA分子中都只有一条单链被标记。将该子细胞放在不含放射性标记的培养基中完成减数分裂过程中，初级精母细胞中每条染色体上只有一条染色单体被标记；在减数第二次分裂后期，次级精母细胞中只有一半染色体被标记；由于在减数第二次分裂后期着丝点分裂后，被标记的染色体和未被标记的染色体进行随机结合后移向细胞两极，因此，含被标记的染色体的精细胞占全部精细胞的比例不能确定，但所有精细胞的全部染色

体中有一半染色体是被标记的。

7.取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用N标记细胞核中的DNA，然后放在含N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N的细胞个数

可能是( )

A.2 B.3 C.4 D.前三项都对

答案 D

解析 绘制图示如下：

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15

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3

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个细胞都是情况是2个细胞是

，1个细胞是

，1个细胞是

；第2种

；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是

。

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