2023届高考生物二轮复习细胞分裂过程中的同位素标记问题作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习细胞分裂过程中的同位素标记问题作业含答案，共11页。
(2021·黄冈调研)某性原细胞(2n＝16)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)和减数分裂Ⅰ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( )
(2021·长沙市调研)蚕豆根尖细胞(2N＝12)在含3H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
(2019·4月浙江选考，25)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是( )
A.1/2的染色体荧光被抑制
B.1/4的染色单体发出明亮荧光
C.全部DNA分子被BrdU标记
D.3/4的DNA单链被BrdU标记
(2021·长沙模拟)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，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是( )
A.0条 B.20条
C.大于0条小于20条 D.以上都有可能
(2021·皖西教育联盟模拟)将全部DNA分子的双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于含31P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.若产生的4个子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂
D.若产生的4个子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂
(不定项)(2020·江苏卷，22)有研究者采用荧光染色法制片，在显微镜下观察拟南芥(2n＝10)花药减数分裂细胞中染色体形态、位置和数目，以下为镜检时拍摄的4幅图片。下列叙述正确的是( )
A.图甲、丙中细胞处于减数第一次分裂时期
B.图甲细胞中同源染色体已彼此分离
C.图乙细胞中5个四分体排列在赤道板附近
D.图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁
果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有15N的精子数占( )
A．1/16 B．1/8
C．1/4 D．1/2
将某一核DNA被3H充分标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养液中培养，并经过连续两次细胞分裂。下列有关说法不正确的是( )
A．若进行有丝分裂，则子细胞中含3H的染色体数可能为2N
B．若进行减数分裂，则子细胞中含3H的DNA分子数一定为N
C．若子细胞中有的染色体不含3H，则可能存在四分体
D．若每个子细胞中染色体都含3H，则细胞分裂过程中可能发生了基因重组
将果蝇一个普通的精原细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，让其进行减数分裂并产生四个精子。取一个精子与正常的无放射性的卵细胞结合形成受精卵，转入无放射性的发育培养液中继续培养。分析此过程，以下说法错误的是( )
A．减数分裂Ⅰ前期形成的四分体中都含有四个被3H标记的DNA分子
B．这四个精子都含3H，每个精子中被标记的染色体数为四条
C．受精卵第一次有丝分裂后期含3H标记的染色体数为四条
D．受精卵第一次有丝分裂产生的子细胞含3H标记的染色体数都为四条
将某一细胞中的一条染色体用14C充分标记，其同源染色体用32P充分标记，置于不含放射性的培养液中培养，经过连续两次细胞分裂(不考虑染色体互换)，下列说法中正确的是( )
A．若进行减数分裂，则四个细胞中均含有14C和32P
B．若进行有丝分裂，某一细胞中含14C的染色体可能是含32P染色体的两倍
C．若进行有丝分裂，则四个细胞中可能三个有放射性，一个没有放射性
D．若进行减数分裂，则四个细胞中可能两个有放射性，两个没有放射性
将某一细胞中的一条染色体用14C充分标记，其同源染色体用32P充分标记，置于不含放射性的培养液中培养，经过连续两次细胞分裂(不考虑染色体互换)，下列说法中正确的是( )
A．若进行减数分裂，则四个细胞中均含有14C和32P
B．若进行有丝分裂，某一细胞中含14C的染色体可能是含32P染色体的两倍
C．若进行有丝分裂，则四个细胞中可能三个有放射性，一个没有放射性
D．若进行减数分裂，则四个细胞中可能两个有放射性，两个没有放射性
(2022·山东临沂期中)小鼠是研究人类遗传病的模式动物。图1为雄鼠的某细胞分裂示意图(仅示部分染色体，不考虑染色体变异)，图2表示不同细胞的染色体与核DNA之间的数量关系。
(1)图1细胞所处的分裂时期为________________，该细胞中产生的变异类型为________，其对应图2中的细胞为________。
(2)该动物体内细胞最多含有________个染色体组。图1细胞分裂完成后，产生的配子类型有aY和________。
(3)若b～e代表同一细胞的不同分裂期，则其先后顺序为________。
(4)若对小鼠(aa)体内的a基因用红色荧光标记，在显微镜下观察到某细胞有3个荧光点，产生的可能原因是________________(答出一种情况即可)。
在含有BrdU(中文名称是5­溴脱氧尿嘧啶核苷，在DNA合成期可代替胸腺嘧啶脱氧核苷，即胸苷)的培养液中进行DNA复制时BrdU会取代胸苷掺入新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色时，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮的荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体的荧光被抑制(无明亮荧光)。下图表示DNA复制过程模式图。请据图回答：
(1)DNA复制时，与BrdU进行配对的核苷酸的名称是____________________，该核苷酸的各个组成部分之间的连接方式可以用简图表示为__________________。
(2)若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，细胞分裂一次后，用荧光染料对细胞中每个DNA分子进行染色，观察到的现象是______________________________，出现这种现象的原因是________________________________。
(3)DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要____________________等基本条件，图中解旋酶可将DNA的两条链分开，解旋需要ATP提供能量的原因是____________________。
(4)在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份的原因是该DNA分子具有________性，DNA分子具有这种特性的原因是______________________________。
(5)基因中发生个别碱基的替换往往不改变其指导合成蛋白质的氨基酸种类，原因是__________________________________________。
参考答案
【答案】A
【解析】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，绘制如图(图中线条代表核DNA分子中的一条链)。
该性原细胞在含31P的培养基中在有丝分裂前的间期由于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分子双链均为一条含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，则减数分裂Ⅰ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。
【答案】B
【解析】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酸(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，如下图：
【答案】D
【解析】DNA复制方式是半保留复制，第一次分裂结束后所有染色体的DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；第二次分裂结束后有1/2的染色体上的DNA分子两条链均含有BrdU，1/2的染色体上的DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；到第三次有丝分裂中期，全部DNA分子被BrdU标记，所有染色体均含有姐妹染色单体，其中有1/2的染色体上的2个DNA分子的两条链均含BrdU(荧光被抑制)，有1/2的染色体上的2个DNA分子中的1个DNA分子的两条链中的1条含BrdU、1条不含，另1个DNA分子的两条链均含BrdU，所以有1/4的染色单体会发出明亮荧光，综上所述，本题选D。
【答案】D
【解析】第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂前的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂后期姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条；如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体数大于0条小于20条。
【答案】B
【解析】细胞连续分裂两次后产生4个子细胞，可分为两种情况：第一种情况是细胞进行减数分裂，产生4个生殖细胞，此过程前的间期DNA只复制一次，由于DNA复制是半保留复制，因此产生的每个生殖细胞中含32P染色体数为N，B正确；第二种情况是细胞进行了两次有丝分裂，每次有丝分裂之前的间期DNA复制一次，因此第一次有丝分裂后，所有染色体中的DNA分子均有一条链被32P标记，第二次有丝分裂后期，染色单体随机分开进入两个细胞，因此含有32P染色体的子细胞比例最少为1/2，但不一定为1/2，A错误；若产生的4个子细胞中的染色体都含32P，则一定进行减数分裂，C错误；若产生的4个子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行有丝分裂，D错误。
【答案】CD
【解析】根据题干中的信息已经知道题图是处于减数分裂不同时期的细胞图像，由于四幅图中甲和乙图均有5个荧光点，且荧光比较明显，甲图5个荧光点分布较为散乱，乙图5个荧光点相对集中地分布在图的中央，所以可以快速判断甲图细胞处于减数第一次分裂前期(四分体时期)，乙图细胞处于减数第一次分裂中期；丙图一共有10个荧光点，且荧光点较小，均分为两个区域并相对集中于一条线上，可以判断丙图细胞处于减数第二次分裂中期；丁图一共有20个荧光点，均分为四个区域，可以判断丁图细胞处于减数第二次分裂后期或末期。故A、B错误，C、D正确。
【答案】D
【解析】果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，即果蝇4对同源染色体中有3对未标记(画图时可略去)，另一对同源染色体中有一条染色体上的DNA分子用15N标记。则该精原细胞进行正常减数分裂形成精细胞时，染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析(实线代表含有15N的DNA链)。
结合上图分析，观察产生的4个精细胞，含有15N的精细胞占一半，答案选D。
【答案】C
【解析】若进行有丝分裂，两次分裂需要进行两次DNA复制，3H标记的DNA在不含3H的培养液中复制第一次，产生的DNA分子一条链有标记，一条链无标记，我们称为杂合DNA分子，第二次复制后，每个DNA分子复制而来的两个子代DNA分子，一个是杂合DNA分子，另外一个两条链皆无标记，在有丝分裂的G2期、前期和中期这两个DNA分子由一个着丝粒连接，有丝分裂后期着丝粒分裂时子染色体分配是随机的，故子细胞中含3H的染色体数可能为2N，A正确；若进行减数分裂，正常情况下，DNA分子复制一次，分裂后细胞中染色体数目减半，每个子细胞含3H的DNA分子数应该是N，B正确；若子细胞中有的染色体不含3H，则该细胞进行的是有丝分裂，不可能存在四分体，C错误；若子细胞中都含有3H，则该细胞可能进行的是减数分裂也可能是有丝分裂，可能发生了基因重组，D正确。
【答案】D
【解析】四分体是一对同源染色体配对形成的结构，减数分裂Ⅰ前期形成的四分体中都含有四个被3H标记的DNA分子，A正确；果蝇体细胞含8条染色体，精子中的染色体数目减半，这四个精子都含3H，每个精子中被标记的染色体数为四条，B正确；受精卵含8条染色体，4条被标记，4条未标记，转入无放射性的发育培养液中继续培养，染色体复制后4条被标记的染色体中都有一条染色单体被标记，一条染色单体未标记，第一次有丝分裂后期染色体数目加倍，含3H标记的染色体数为4条，C正确；有丝分裂后期染色单体分开，分别移向两极，受精卵第一次有丝分裂产生的子细胞含3H标记的染色体数为0～4条，D错误。
【答案】C
【解析】若进行减数分裂，由于一对同源染色体的两条染色体分别用14C和32P标记，减数分裂Ⅰ时同源染色体分离，两个子细胞一个含14C，一个含32P，这两个细胞分别进行减数分裂Ⅱ共形成四个子细胞，两个含14C，两个含32P，A、D错误；若进行有丝分裂，由于DNA半保留复制，形成的4个子细胞中每个细胞含14C的染色体最多只有一条，不可能是含32P染色体的两倍，B错误；若进行有丝分裂，DNA复制一次，再平均分配，第一次分裂形成的两个子细胞都含有14C和32P，但由于半保留复制，所以含有放射性的DNA只有一条链含有放射性，另一条链没有放射性，第二次有丝分裂形成的四个细胞可能三个有放射性，一个没有放射性，可能两个有放射性，两个没有放射性，可能四个都有放射性，C正确。
【答案】C
【解析】若进行减数分裂，由于一对同源染色体的两条染色体分别用14C和32P标记，减数分裂Ⅰ时同源染色体分离，两个子细胞一个含14C，一个含32P，这两个细胞分别进行减数分裂Ⅱ共形成四个子细胞，两个含14C，两个含32P，A、D错误；若进行有丝分裂，由于DNA半保留复制，形成的4个子细胞中每个细胞含14C的染色体最多只有一条，不可能是含32P染色体的两倍，B错误；若进行有丝分裂，DNA复制一次，再平均分配，第一次分裂形成的两个子细胞都含有14C和32P，但由于半保留复制，所以含有放射性的DNA只有一条链含有放射性，另一条链没有放射性，第二次有丝分裂形成的四个细胞可能三个有放射性，一个没有放射性，可能两个有放射性，两个没有放射性，可能四个都有放射性，C正确。
【答案】(1)减数分裂Ⅰ后期 基因突变 b (2)4 aX、AX (3)b、d、c、e (4)在有丝分裂后期，含有a基因的其中一条染色体着丝粒未分裂或分裂后产生的两条染色体移向细胞同一极；减数分裂Ⅰ时，含有a基因的同源染色体没有分离，在减数分裂Ⅱ后期，含有a基因的其中一条染色体着丝粒未分裂或分裂后产生的两条染色体移向细胞同一极
【解析】(1)因为细胞中的每条染色体都含有两条姐妹染色单体，加上该细胞处于分裂后期，且有一对性染色体发生分离，所以可以判断该细胞处于减数分裂Ⅰ后期。每条染色体中的两条姐妹染色单体是通过复制产生的，正常情况下，所含基因应完全相同，由题图可知，未发生互换，所以可以确定发生了基因突变，图1对应图2中的b。(2)该动物体内细胞最多含有4个染色体组(小鼠为二倍体生物，在有丝分裂后期和末期时含有2倍的体细胞染色体组数目，此时细胞中含有4个染色体组)。图1细胞分裂完成后产生的次级精母细胞的基因型为aaYY和AaXX，次级精母细胞进一步分裂产生的精子有aY、aX、AX。(3)若b～e代表同一细胞的不同分裂期，则b处于减数分裂Ⅰ，c处于减数分裂Ⅱ后期和末期，d处于减数分裂Ⅱ前期和中期，e是精细胞，故其先后顺序为b、d、c e。(4)体细胞的基因组成为aa，分裂间期的基因组成应为aaaa，若某细胞有3个荧光点，产生的原因可能为在有丝分裂后期，含有a基因的其中一条染色体着丝粒未分裂或着丝粒分裂后产生的两条染色体移向细胞同一极；减数分裂Ⅰ时，含有a基因的同源染色体没有分离，在减数分裂Ⅱ后期，含有a基因的其中一条染色体着丝粒未分裂或着丝粒分裂后产生的两条染色体移向细胞同一极。
【答案】(1)腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
(2)每条染色体都发出明亮的荧光 DNA分子的复制是半保留复制
(3)模板、原料、能量和酶 打开氢键需要能量供应
(4)特异 DNA分子的碱基具有特定的排列顺序
(5)不同的密码子可能对应同一种氨基酸
【解析】(1)由题干信息可知“BrdU在DNA合成期可代替胸腺嘧啶脱氧核苷”，故在DNA复制时，与BrdU进行配对的核苷酸是腺嘌呤脱氧核苷酸。
(2)DNA复制为半保留复制，若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，细胞分裂一次后，所有染色体的DNA都有一条链是新合成的(含有BrdU)，故将一个细胞置于含BrdU的培养液中，细胞分裂一次后，用荧光染料对细胞中每个DNA分子进行染色，观察到的现象是每条染色体都发出明亮的荧光。