2021届高考生物一轮复习 第六单元 遗传的分子基础 素养提升课6 同位素标记法及应用课件 新人教版

第六单元遗传的分子基础素养提升课6同位素标记法及应用考点一同位素标记法在高中生物实验中的应用归纳在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。(2)若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的(填“α”“β”或“γ”)____位上。(3)将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2n，原因是____________________________________________________________________________。解析：(1)ATP水解形成ADP时远离腺苷的高能磷酸键断裂，因此，ATP转移到DNA末端上的磷酸基因位于ATP的γ位上。(2)dATP断裂两个高能磷酸键后形成的dA—Pα为组成DNA分子的成分之一，因此，若将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。(3)DNA分子复制具有半保留复制的特点，故n个子代DNA分子中只有2个DNA分子带有标记。答案：(1)γ(2)α(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记1．同位素标记法在高中生物学实验中的应用(1)探究光合作用中元素(原子)的转移：①美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明光合作用释放的氧气全部来自水。②卡尔文等用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。(2)证明DNA是遗传物质：赫尔希和蔡斯分别用放射性同位素标记蛋白质和DNA的特征元素，即用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质，证明DNA是噬菌体的遗传物质。(3)研究分泌蛋白的合成和运输：用3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径，证明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。(4)证明DNA分子进行半保留复制：用含有15N标记的NH4Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中培养，然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再通过密度梯度离心来区别亲代与子代DNA，从而证明DNA的复制是以半保留的方式进行的。(5)研究生长素的极性运输：证明植物生长素的极性运输时，用同位素14C标记茎形态学上端的生长素(吲哚乙酸)，可在茎的形态学下端检测到放射性同位素14C，而标记茎形态学下端的生长素，在茎的形态学上端检测不到放射性同位素14C，说明植物生长素只能从形态学上端运输到形态学下端。2．与荧光标记法的区别(1)常用的荧光蛋白有绿色和红色两种。①绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，蓝光或近紫外光照射，发射绿色荧光。②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发射红色荧光。(2)人教版教材中用到的荧光标记法。①必修1P67“细胞融合实验”：这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。②必修2P30“基因在染色体上的实验证据”：通过现代分子生物学技术，运用荧光标记的手段，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。1．在前人进行的下列研究中，采用的核心技术相同(或相似)的一组是()①证明光合作用所释放的氧气来自水②用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株③用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质④用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸的分布A．①②B．①③C．②④D．③④解析：①③采用的是同位素标记法；③是分别用32P和35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，检测子代噬菌体的标记情况；②采用的是诱变技术，④采用的是混合染色技术。故采用的核心技术相同(或相似)的是①和③，B项符合题意。答案：B2．(2019·深圳测试)同位素标记法是生物科学研究中常用的方法。下列叙述错误的是()A．用C标记的CO2供给小球藻进行光合作用可证明碳的转化途径B．将3H标记的亮氨酸注射到胰腺腺泡细胞中可证明生物膜间有联系C．用14C或18O标记的噬菌体分别侵染细菌可证明DNA是遗传物质D．将15N标记的细菌转移到14N的培养液中可证明DNA的复制方式解析：用32P或35S标记的噬菌体分别侵染细菌可证明DNA是遗传物质。答案：C3．(2019·东莞期中)物理学和化学方法可用于生物学的研究。下列有关叙述错误的是()A．沃森和克里克利用X射线衍射法研究并推算出了DNA的双螺旋结构B．科学家通过荧光标记的人、鼠细胞融合实验证明了细胞膜具有流动性C．赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记和离心技术证明DNA是遗传物质D．科学家运用同位素示踪和离心技术证实了DNA的半保留复制解析：在遗传物质的研究历史上，沃森和克里克以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础，推算出DNA分子呈螺旋结构。答案：A考点二DNA半保留复制与细胞分裂综合中的同位素标记法对哺乳动物性腺某一细胞的一对同源染色体上未经复制的DNA进行放射性同位素标记，然后在普通培养基上经分裂后产生4个子细胞。下列叙述正确的是()A．若4个子细胞带有放射性，则一定进行减数分裂B．若1个子细胞不带有放射性，则一定进行有丝分裂C．若进行有丝分裂，则中期带有放射性的同源染色体分别排列在赤道板两侧D．若进行减数分裂，则第一次分裂后期移向细胞一极的一个染色体组中有两条染色体带有放射性解析：对哺乳动物性腺某一细胞的一对同源染色体上未经复制的DNA进行放射性同位素标记，然后在普通培养基上经分裂后产生4个子细胞。可能是两次连续的有丝分裂，也可能是一次减数分裂。若进行一次减数分裂，则产生的4个子细胞都带有放射性。若进行两次连续的有丝分裂，则产生的4个子细胞可能是4个都带有放射性，可能是2个带有放射性、2个不带有放射性，也可能是1个不带有放射性、3个带有放射性，A项错误，B项正确；若进行有丝分裂，中期带有放射性的同源染色体的着丝点分别排列在赤道板上，C项错误；若进行减数分裂，则第一次分裂后期移向细胞一极的一个染色体组中有一条染色体带有放射性，D项错误。答案：B1．有丝分裂与DNA复制的关系如果用15N标记细胞中的核DNA分子，然后将细胞放在正常环境(含14N)中培养，让其进行两次有丝分裂，结果染色体中的DNA标记情况如图所示：这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第1种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。2．减数分裂与DNA复制的关系如果用15N标记细胞中的核DNA分子，然后将细胞放在正常环境(含14N)中培养，让其进行减数分裂，结果染色体中的DNA标记情况图所示：由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但DNA只复制1次，所以四个子细胞均为，细胞中所有DNA分子均呈杂合状态。1．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，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，A项正确。答案：A2．(2019·中山模拟)小鼠有20对染色体，若用3H­胸腺嘧啶脱氧核苷酸标记小鼠精原细胞的染色体DNA分子，再在不含有标记的培养液中连续分裂2代，下列判断错误的是()A．第一次分裂中期，含有3H的DNA单链有80条B．在形成的第1代子细胞中，所有染色体均含有3HC．第二次分裂后期，含有3H的染色体有40条D．在形成的第2代子细胞中，所有染色体均含有3H解析：DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。DNA复制过程：边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。第一次分裂的中期，细胞内DNA单链有80条被3H标记，A项正确；在形成的第1代子细胞中，所有染色体的一条链被3H标记，B项正确；第二次分裂的后期，细胞内有40条染色体被3H标记，C项正确；在形成的第2代子细胞中，有一半染色体的一条链被3H标记，有一半染色体没有被3H标记，D项错误。答案：D3．(2019·惠州期末测试)将果蝇精原细胞(2N＝8)的DNA分子用15N标记后，置于含14N的培养基中培养，经过连续两次分裂后，下列推断正确的是()A．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期的细胞中有8条染色单体含14NB．若进行有丝分裂，则两次分裂结束后含15N的子细胞所占比例为12C．若进行减数分裂，则第二次分裂中期的细胞中有4条染色单体含14ND．若进行减数分裂，则两次分裂结束后所有子细胞的染色体均含15N解析：如果进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都是15N­14N，再复制一次形成的2个DNA分子分别是15N­14N、14N­14N，中期时DNA存在于2条染色单体上，则第二次分裂中期含14N的染色单体有16条，A项错误；若进行两次有丝分裂，第一次分裂得到的子细胞所有的染色体中DNA都是15N­14N，第二次分裂中期时单体上的DNA分子分别是15N­14N、14N­14N，得到的子细胞中一半有标记或全部有标记，B项错误；若进行减数分裂，第一次分裂中期的染色体组成都是15N­14N，则第二次分裂中期的细胞中有4条染色体、8条姐妹染色单体，每条单体都含14N，C项错误；如果进行减数分裂，形成的子细胞都有15N染色体，D项正确。答案：D