2024届高考生物一轮总复习课时验收评价二十七同位素标记法在遗传物质研究中的应用

课时验收评价（二十七） 同位素标记法在遗传物质研究中的应用

1．同位素标记法是生物学实验和研究中常用的技术方法。下列有关说法错误的是(　 )

A．鲁宾和卡门研究光合作用过程中氧气的来源时用到了同位素标记法

B．研究豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的合成和分泌的过程采用了放射性同位素标记法

C．噬菌体侵染细菌的实验采用了放射性同位素标记技术

D．科学家证明细胞膜具有流动性的人鼠细胞融合实验中用到了放射性同位素标记法

解析：选D　科学家证明细胞膜具有流动性的人鼠细胞融合实验中用到了荧光标记法，D错误。

2．同位素标记法在生物学研究中具有广泛的用途，下列是生物学发展史上的几个重要实验：

①DNA半保留复制的实验证据　②DNA双螺旋结构模型的构建　③肺炎链球菌的转化实验　④噬菌体侵染细菌的实验

其中没有应用同位素标记法的是(　 )

A．①② B．③④  C．②③ D．①④

解析：选C　15N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制，①正确；DNA双螺旋结构模型的构建属于构建物理模型，没有应用同位素标记法，②错误；肺炎链球菌的(体内和体外)转化实验均没有应用同位素标记法，③错误；噬菌体侵染细菌实验应用了同位素标记法(用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA，分别侵染细菌)，④正确。

3．用32P标记了玉米根尖分生区细胞(2N＝20)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数和被标记的染色体数分别是(　 )

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

解析：选A　玉米根尖分生区细胞有丝分裂中期、后期染色体条数分别为20和40条。而第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂过程中，只有一半的DNA分子被32P标记；中期时，染色单体没有分开，故被标记的染色体数为20条，而后期由于染色单体的分开，染色体数加倍为40条，故被标记的染色体数只有一半，即20条。

4．噬菌体侵染细菌的实验中，若甲组用3H标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，乙组用14C标记的噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌。下列有关叙述正确的是(　 )

A．甲组的大肠杆菌由含35S的培养基直接培养获得

B．甲组子代噬菌体的蛋白质外壳均含3H、35S

C．乙组子代噬菌体的DNA均含14C、32P

D．由甲、乙两组实验可说明DNA是噬菌体的遗传物质

解析：选A　用3H标记噬菌体，噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，子代噬菌体的蛋白质外壳是以大肠杆菌的氨基酸为原料合成的，因此甲组子代噬菌体的蛋白质外壳均含35S，均不含3H，B错误；14C标记的噬菌体的DNA进入大肠杆菌，以大肠杆菌中的脱氧核苷酸为原料进行半保留复制，乙组子代噬菌体的DNA均含32P，少部分含14C，C错误；甲、乙两组均无法区分DNA和蛋白质，无法说明噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质，D错误。

5．将某一细胞中的一条染色体上的DNA用14C充分标记，其同源染色体上的DNA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(不考虑互换)。下列说法正确的是(　 )

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

解析：选C　若进行减数分裂，同源染色体会分开，因此四个细胞中有两个细胞都含有14C，另外两个细胞都含有32P，都有放射性，A、D错误；若进行有丝分裂，因为标记的是细胞中的一对同源染色体，因此不会出现含14C的染色体是含32P染色体两倍的情况，B错误；若进行有丝分裂，DNA复制两次，细胞分裂两次，由于有丝分裂后期，姐妹染色单体分开后形成的子染色体移向细胞两极是随机的，因此，四个细胞中可能三个有放射性，一个没有放射性，C正确。

6．如图表示采用同位素示踪技术和离心处理来探究DNA复制方式的过程图解，下列说法错误的是(　 )

A．图中轻带表示14N/14N的DNA分子

B．本实验证明DNA的复制方式为半保留复制

C．若将DNA双链分开来离心，则b、c两组实验结果都是得到两个条带

D．细菌繁殖四代后取样提取DNA，离心后的条带类型及数量与繁殖两代后的提取离心结果不同

解析：选D　由于15N与14N的原子量不同，形成DNA的相对分子质量不同，因此图中轻带表示14N/14N的DNA分子，A正确；细菌繁殖四代后取样提取DNA离心后的条带类型与繁殖两代后的提取离心结果相同，均为中带和轻带，D错误。

7．取一个含有一对同源染色体的受精卵，让其在含被3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一次细胞分裂，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成一次细胞分裂。下列叙述错误的是(　 )

A．第一次细胞分裂中，细胞内放射性迅速升高的时期在分裂间期

B．第一次细胞分裂结束后，每个子细胞中都有一半的染色体被标记

C．第二次细胞分裂的中期，每条染色体中仅有一条单体被标记

D．第二次细胞分裂结束后，每个子细胞中含3H的染色体数目可能不同

解析：选B　胸腺嘧啶是合成DNA的原料，而DNA的复制发生在分裂间期，因此第一次分裂过程中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂间期，A正确；第一次分裂完成后，每个子细胞中所有染色体都被标记，B错误；第一次分裂完成时，每个子细胞的染色体都被标记，第二次分裂的后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开并随机移向两极，因此完成两次分裂后，每个子细胞中含标记的染色体数目不一定相同，D正确。

8．如图为T2噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T2噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述错误的是(　 )

A．可在培养基中加入3H-尿嘧啶用以标记RNA

B．参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物

C．第0 min时，与DNA杂交的RNA来自T2噬菌体及大肠杆菌的转录

D．随着感染时间增加，噬菌体DNA的转录增加，细菌基因活动受到抑制

解析：选C　尿嘧啶是RNA特有的碱基，可以用3H尿嘧啶标记RNA，A正确；RNA能与DNA杂交，那RNA一定为相应DNA的转录产物，B正确；在第0 min时，大肠杆菌还没有感染T2噬菌体，所以在大肠杆菌体内不存在T2噬菌体的DNA，其也不会转录，C错误；从图中可以看出，随着感染时间增加和T2噬菌体DNA杂交的放射性RNA所占百分比越来越高，说明噬菌体DNA的转录增加，而和大肠杆菌DNA杂交的放射性RNA所占百分比越来越低，说明其转录受到抑制，D正确。

9．下图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述正确的是(　 )

A．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验

B．可用(NH4)SO4、(NH4)SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验

C．试管③中b带的DNA的两条链均含有14N

D．仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制方式为半保留复制

解析：选D　噬菌体是病毒，不能用普通培养基培养，因此不能用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，A错误；S不是DNA的特征元素，因此不能用含有标记S的化合物代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验，B错误；试管③中a带的DNA的两条链均含有14N，而b带的DNA的一条链含有14N、一条链含有15N，C错误。

10．取自某生物(2n＝8)的一个原始生殖细胞，先用15N标记其8条双链DNA，之后置于含14N的培养基中培养，得到了4个子细胞。检测它们的放射性。下列推断错误的是(　 )

A．该原始生殖细胞培养期间完成了两次有丝分裂或一次完整的减数分裂过程

B．若进行有丝分裂，则4个子细胞中含15N的染色体的子细胞的比例一定是50%

C．若进行减数分裂，则减数分裂Ⅱ后期每个细胞中含14N的染色体均为8条

D．若细胞分裂过程中发生了基因重组，则4个子细胞中的每条染色体一定都含15N

解析：选B　第一次有丝分裂结束后形成的2个子细胞中的染色体均被标记。第二次有丝分裂，DNA分子复制后，每条染色体中1个DNA分子为15N/14N，1个DNA分子为14N/14N。分裂结束后形成的4个子细胞均含有8条染色体，含有15N/14N的染色体数为0～8，则4个子细胞中含15N的染色体的子细胞的比例是50%或75%或100%，B错误；若进行减数分裂，DNA分子只复制一次，减数分裂Ⅱ后期每个细胞含有8条染色体，每条染色体的DNA分子均是15N/14N，C正确；若细胞分裂过程中发生了基因重组，则细胞进行减数分裂。减数分裂只复制一次，连续分裂两次，形成的4个子细胞中的染色体均是15N/14N，D正确。

11．科研工作者做噬菌体侵染细菌的实验时，分别用同位素32P、35S、18O和14C对噬菌体以及大肠杆菌成分做了如下标记。请回答下列问题：

(1)第二组实验中，子代噬菌体蛋白质外壳中存在的氧元素是________。一般地说，第三组实验中，子代噬菌体的DNA中________________(填“一定含有”“一定不含有”或“不一定含有”)14C。

(2)假设在第一组实验中，噬菌体DNA在细菌体内复制了三次，那么从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有32P的噬菌体和35S的噬菌体分别占子代噬菌体总数的____________。

(3)第二组与第三组实验经过一段时间培养后离心，检测到放射性的主要部位分别是_________、__________。

(4)若第一组和第三组的噬菌体标签脱落，无法辨别，请设计实验进行鉴别，写出实验设计思路：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)第二组实验中，子代噬菌体的原料来自大肠杆菌，所以子代噬菌体的蛋白质外壳中存在的氧元素是18O。一般地说，第三组实验中，子代噬菌体的DNA中不一定含有14C，只有少量子代噬菌体含原噬菌体DNA的一条链。(2)假设在第一组实验中，噬菌体DNA在细菌体内复制了三次，由于大肠杆菌用32P标记，而用35S标记的噬菌体蛋白质外壳没有进入大肠杆菌体内，所以从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有32P的噬菌体和35S的噬菌体分别占子代噬菌体总数的100%、0。(3)第二组与第三组实验经过一段时间培养后离心，检测到放射性的主要部位分别是沉淀物、沉淀物和上清液。(4)若第一组和第三组的噬菌体标签脱落，无法辨别，可设计如下实验进行鉴别：让第一组和第三组的噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，保温、离心，比较沉淀物中放射性强度大小，放射性强度很低的是第一组噬菌体，放射性强度较高的是第三组噬菌体。

答案：(1)18O　不一定含有　(2)100%、0　(3)沉淀物　沉淀物和上清液　(4)让第一组和第三组的噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，保温、离心，比较沉淀物中放射性强度大小，放射性强度很低的是第一组噬菌体，放射性强度较高的是第三组噬菌体