2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训：专题8遗传的分子基础 —应用集训

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专题8 遗传的分子基础
应用篇
【应用集训】
应用 同位素标记法在实验中的应用
1.(2020山东烟台二模,4)下列是应用同位素示踪法进行的几种研究,其中错误的是( )
A.将某噬菌体的DNA和蛋白质分别用32P和35S标记,进而证明DNA是遗传物质
B.用含3H标记的胸腺嘧啶的营养液培养洋葱根尖,在核糖体上检测不到放射性
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研究暗反应的途径
D.用放射性同位素标记某种氨基酸进行示踪,可研究分泌蛋白合成、加工和分泌的途径
答案 A
2.(2020江苏淮阴、姜堰期中联考,31)同位素标记法在遗传学的研究中发挥了重要作用。请根据所学知识回答:
(1)现提供3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸以及亮氨酸,若要研究抗体的合成与转运,应选择 ;若要验证抗体合成所需的直接模板,应选择 。
(2)为探究T2噬菌体的遗传物质,用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,经短时间保温培养、搅拌、离心,检测到上清液中的放射性很低。此组实验标记的元素是 ,离心的目的是 。
(3)科学家将15N标记的DNA分子(15N/15N-DNA)放到含有l4N的培养液中培养,让其复制三次。将亲代DNA和每次复制产物置于试管进行离心,结果如图。其中代表复制两次后的分层结果是 (填字母),理由是 。
答案 (1)3H标记的亮氨酸 3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸 (2)P 让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,沉淀物中留下被感染的大肠杆菌 (3)c DNA复制方式为半保留复制,15N/15N-DNA分子复制两次后,子代中1/2为15N/14N-DNA,1/2为14N/14N-DNA,离心结果与c相符
[教师专用题组]
【应用集训】
应用 同位素标记法在实验中应用
1.将蚕豆根尖置于含放射性3H标记的胸腺嘧啶的培养液中,培养一个细胞周期的时间。取出根尖,移至不含放射性物质的培养液中,继续培养两个细胞周期的时间。在第一个、第二个和第三个细胞周期取样,检测中期细胞染色体上的放射性分布。下列判断不正确的是( )
A.第一个细胞周期中期的染色体均如甲所示
B.第二个细胞周期中期的染色体均如乙所示
C.第三个细胞周期中期1/4的染色体如丙所示
D.图丙所示染色体出现在第三个细胞周期
答案 C 此题的关键是题目示意图中给出的是染色体示意图。第一次细胞分裂的结果是每个DNA分子中一条脱氧核苷酸链被标记,一条未被标记,因为染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记,则认为该染色体有放射性,第一次细胞周期中期的每一条染色单体均有放射性,如图甲所示,A正确;第二次分裂的中期,每条染色体有2条染色单体,即2个DNA分子,4条脱氧核苷酸单链,其中有3条未被标记,1条被标记,故第二个细胞周期中期的染色体如图乙所示,B正确;第三个细胞周期中期1/2的染色体如图乙所示,1/2的染色体如图丙所示,C错误,D正确。
2.(2019北京海淀期中,24)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培养充足时间后,置于不含放射性标记的培养基中继续分裂,则第一次和第二次有丝分裂中期染色体的放射性标记分布情况是( )
A.第一次:每条染色体仅有1条染色单体被标记
B.第一次:半数的染色体含有被标记的染色单体
C.第二次:每条染色体仅有1条染色单体被标记
D.第二次:半数的染色体含有被标记的染色单体
答案 C 根据题目信息,初始的DNA分子两条链均带有3H标记。因为DNA是半保留复制,在不含放射性标记的培养基中复制一次,到有丝分裂中期,每条染色单体的DNA分子均由一条含3H的母链和一条不含3H的子链组成,这样的DNA分子在不含放射性标记的培养基中复制第二次,到有丝分裂中期,每条染色体的两个染色单体,均为一条染色单体带3H标记(DNA一条链含3H,一条链不含),一条染色单体无标记(DNA两条链均不含3H),C选项正确。
能力解读 此题以有丝分裂中染色体、染色单体和核DNA的数量关系为载体,考查考生推理、归因的应用能力。
3.将小鼠(2N=40)精子的染色体DNA用32P标记,与未标记的卵细胞受精后放在无放射性的培养液中培养。下列分析正确的是( )
A.被标记的细胞比例随分裂次数增加而下降
B.被标记的染色体比例随分裂次数增加而下降
C.第一次分裂后期每个细胞中被标记的染色体有20条
D.第二次分裂每个细胞中被标记的DNA分子有20个
答案 D 受精卵含有40条染色体,其中被标记的有20条,第一次分裂后期每个细胞中有80条染色体,其中有40条被标记,C错误;第一次分裂产生的每个子细胞的40条染色体中均有20条被标记,B错误;第一次分裂后被标记的细胞仍为100%,A错误;第二次分裂前期,细胞含有40条染色体且每条染色体上含有两条染色单体,其中有20条染色体被标记(每条染色体上有1条染色单体被标记),所以被标记的DNA分子有20个,D正确。
4.用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是( )
A.中期20和20、后期40和20
B.中期20和10、后期40和20
C.中期20和20、后期40和10
D.中期20和10、后期40和10
思路导引
答案 A 依据题目信息,第一次DNA复制的结果是一条脱氧核苷酸链被标记,一条链未被标记;在第二次分裂的中期,每条染色体中有两条染色单体,即两个DNA分子,4条脱氧核苷酸单链,其中有3条未被标记,1条被标记,故中期的染色体全被标记,为20条;后期着丝点分裂,染色单体分离,染色体数目加倍,故此时细胞中含40条染色体,20条被标记,20条未被标记,选A。
类题通法 在解决这类问题时,按照结构从小到大的顺序画出结构模型,先画DNA,再补全染色体,染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记,则认为该染色体含有放射性标记。建模如下:
5.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷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.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
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 B DNA复制是半保留复制,蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-T)培养基中完成一个细胞周期,每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H-T,然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期,每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上,其中一个DNA分子的一条链含3H-T,如图:
6.(2020河南安阳调研)将某雄性动物(染色体数为2N)的一个生殖细胞的全部DNA分子双链经32P标记后,置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞,检测子细胞中的情况。下列推断正确的是( )
A.若进行有丝分裂,则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2
B.若进行减数分裂,则含32P染色体的子细胞比例一定为1
C.若子细胞中的染色体都含32P,则一定进行有丝分裂
D.若子细胞中的染色体不都含32P,则一定进行减数分裂
答案 B 若进行有丝分裂,第一次有丝分裂后,子细胞中每条染色体都含有32P;当细胞处于第二次有丝分裂中期时,每条染色体上只有1条染色单体含32P;当细胞处于第二次有丝分裂后期时,着丝点(粒)分裂后新形成的子染色体随机移向细胞两极,所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中,含32P染色体的子细胞为2个或3个或4个,A错误。若进行减数分裂,DNA只复制一次,经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞,子细胞中每条染色体都含32P,因此含32P染色体的子细胞比例一定为1,B正确。若子细胞中的染色体都含32P,说明DNA只复制一次,则一定进行减数分裂,C错误。若子细胞中的染色体不都含32P,说明DNA分子复制不止一次,则一定进行有丝分裂,D错误。
名师点睛 分析题意,该生殖细胞经过连续两次细胞分裂,但无法判断分裂方式是有丝分裂,还是减数分裂。若为减数分裂,则含32P染色体的子细胞比例一定为1。
7.(2019课标全国Ⅰ,2,6分)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU,若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是( )
①同位素标记的tRNA
②蛋白质合成所需的酶
③同位素标记的苯丙氨酸
④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A.①②④ B.②③④
C.③④⑤ D.①③⑤
答案 C 本题以基因表达的相关知识为载体,考查运用所学知识,对某些生物学问题作出合理判断的能力;试题通过对体外合成多肽链所需材料的判断,体现了对生命观念素养中结构与功能观要素的考查。
体外合成同位素标记的多肽链需以标记的氨基酸(同位素标记的苯丙氨酸等)为原料,以RNA(人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸)为模板,除去了DNA和mRNA的细胞裂解液既可防止DNA和mRNA对体外多肽链合成过程的干扰,又可提供翻译过程所需的核糖体、tRNA、酶等。故选C。
知能拓展 遗传密码
(1)遗传密码:mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。(2)遗传密码种类:共有64个,其中AUG和GUG是起始密码,UAA、UAG、UGA是终止密码,不编码氨基酸。(3)遗传密码特点:简并性(即多个遗传密码可决定一种氨基酸)和通用性(即在原核生物和真核生物中,同一遗传密码决定相同的氨基酸)。
8.(2020湖北宜昌调研)现有一种感染螨虫的新型病毒,研究人员利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的螨虫细胞等为材料,设计可相互印证的甲、乙两组实验,以确定该病毒的核酸类型。下列有关实验设计思路的叙述错误的是( )
A.应选用35P、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸
B.先将甲、乙两组螨虫细胞分别培养在含同位素标记的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基中
C.再将病毒分别接种到含有甲、乙两组螨虫细胞的培养液中
D.一定时间后离心并收集病毒,检测病毒的放射性,以确定病毒的核酸类型
答案 A 根据题干信息分析,本实验的目的是确定病毒的核酸类型是DNA还是RNA,因此应该分别标记DNA和RNA特有的碱基,即分别用放射性同位素标记胸腺嘧啶和尿嘧啶,A错误;由于病毒是没有细胞结构的,必须寄生于活细胞中,因此应先将甲、乙两组螨虫细胞分别培养在含同位素标记的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基中,再将病毒分别接种到含有甲、乙两组螨虫细胞的培养液中,一定时间后离心并收集病毒,检测病毒的放射性,以确定病毒的核酸类型,B、C、D正确。
9.(2020吉林东北师大附中月考)下列实验设计中,设计思路和研究过程最相近的一组是( )
①卡尔文追踪检测14CO2在小球藻光合作用中转化成有机物的途径,发现卡尔文循环
②沃森和克里克根据DNA衍射图谱、通过计算和模型建构,发现了DNA双螺旋结构
③林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析,发现能量传递效率为10%~20%
④鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2,发现只有供给H218O的小球藻释放18O2,证实光合作用产生的氧气来自水
⑤赫尔希和蔡斯用32P和35S标记的T2(T2)噬菌体,分别侵染大肠杆菌,搅拌离心后检测放射性的分布,发现DNA是遗传物质
⑥斯他林和贝利斯将狗的小肠黏膜与稀盐酸混合磨碎,制成提取液,注入狗的静脉中,发现了胰液分泌的激素调节
A.①和⑤ B.②和③ C.④和⑤ D.④和⑥
答案 C ①卡尔文追踪检测14CO2在小球藻光合作用中转化成有机物的途径,发现卡尔文循环,利用了同位素标记法;②沃森和克里克根据DNA衍射图谱、通过计算和模型建构,发现了DNA双螺旋结构,利用了构建物理模型的方法;③林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析,发现能量传递效率为10%~20%,其首先进行定量分析,然后构建了数学模型;④鲁宾和卡门利用18O分别标记H2O和CO2,发现只有供给H218O的小球藻释放18O2,证实光合作用产生的氧气来自水,利用了同位素标记法;⑤赫尔希和蔡斯用32P和35S标记的T2(T2)噬菌体,分别侵染大肠杆菌,搅拌离心后检测放射性的分布,发现DNA是遗传物质,利用了同位素标记法;⑥斯他林和贝利斯将狗的小肠黏膜与稀盐酸混合磨碎,制成提取液,注入狗的静脉中,发现了胰液分泌的激素调节,利用了动物激素研究的注射法。虽然①④⑤都用了同位素标记法,但不同的是④和⑤都有对比的对象,④用18O分别标记H2O和CO2进行实验,对比得知光合作用产生的氧气来自水而不是CO2,⑤用32P和35S标记的T2(T2)噬菌体分别侵染大肠杆菌,经搅拌离心可以进行对比,验证DNA是遗传物质,故选C。