第五單元遺傳的分子基礎(chǔ)必修2

遺傳與進(jìn)化素養(yǎng)加強(qiáng)課5同位素標(biāo)記法及其應(yīng)用提升點(diǎn)1同位素標(biāo)記法在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用歸納1．放射性同位素標(biāo)記法在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康臉?biāo)記物標(biāo)記物轉(zhuǎn)移情況實(shí)驗(yàn)結(jié)論研究分泌蛋白的合成和分泌過程用3H標(biāo)記的亮氨酸核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜各種細(xì)胞器既有明確的分工，相互之間又協(xié)調(diào)配合實(shí)驗(yàn)?zāi)康臉?biāo)記物標(biāo)記物轉(zhuǎn)移情況實(shí)驗(yàn)結(jié)論研究光合作用中CO2如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?4CO214CO2→14C3→(14CH2O)光合作用過程中CO2首先固定在C3中探究生物的遺傳物質(zhì)親代噬菌體中的32P(DNA)、35S(蛋白質(zhì))子代噬菌體檢測到32P，未檢測到35SDNA是遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康臉?biāo)記物標(biāo)記物轉(zhuǎn)移情況實(shí)驗(yàn)結(jié)論探究DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的原料3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸主要集中在細(xì)胞核，尿嘧啶核糖核苷酸主要集中在細(xì)胞質(zhì)標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸用于合成DNA，尿嘧啶核糖核苷酸用于合成RNA生長素的極性運(yùn)輸含14C的生長素標(biāo)記物在形態(tài)學(xué)上端，在形態(tài)學(xué)下端可檢測到標(biāo)記物，反之不行生長素只能從植物體的形態(tài)學(xué)上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端2.穩(wěn)定性同位素標(biāo)記法在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康臉?biāo)記物標(biāo)記物的檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)論研究光合作用中氧氣的來源檢測小球藻釋放O2的密度光合作用釋放的O2來自H2O證明DNA分子半保留復(fù)制方式親代DNA雙鏈用15N標(biāo)記，以14N為原料進(jìn)行復(fù)制分別檢測親代、子一代、子二代DNA分子的密度DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制3.與熒光標(biāo)記法的區(qū)別(1)常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種①綠色熒光蛋白(GFP)常用的是來源于發(fā)光水母的一種功能獨(dú)特的蛋白質(zhì)，藍(lán)光或近紫外光照射，發(fā)出綠色熒光。②紅色熒光蛋白來源于珊瑚蟲，是一種與綠色熒光蛋白同源的熒光蛋白，在紫外光的照射下可發(fā)出紅色熒光。(2)人教版教材中用到的熒光標(biāo)記法《必修1》P43“熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)”。這一實(shí)驗(yàn)很有力地證明了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——具有一定的流動性。1．(2023·江蘇蘇州聯(lián)考)標(biāo)記技術(shù)在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用廣泛。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A．含15N的細(xì)菌在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，子二代細(xì)菌的DNA離心會出現(xiàn)兩條條帶B．熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)證明構(gòu)成膜的磷脂分子能側(cè)向移動C．噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)中，32P標(biāo)記的一組侵染實(shí)驗(yàn)上清液中放射性很高D．卡爾文等用14C標(biāo)記CO2，探明了碳在光合作用中經(jīng)C5和C3轉(zhuǎn)化為糖類√A

[含15N的細(xì)菌在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，由于DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，子一代的DNA均為15N-14N，子二代的DNA為15N-14N、14N-14N，子二代細(xì)菌的DNA離心會出現(xiàn)兩條條帶(中帶和輕帶)，A正確；熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)證明構(gòu)成膜的蛋白質(zhì)分子能側(cè)向移動，B錯誤；噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)中，32P標(biāo)記的是噬菌體的DNA，侵染時噬菌體的DNA進(jìn)入大腸桿菌，因此沉淀物中放射性很高，C錯誤；卡爾文等用14C標(biāo)記CO2，探明了碳在光合作用中經(jīng)C3轉(zhuǎn)化為糖類和再生成C5，D錯誤。故選A。]2．(2023·廣東深圳福田中學(xué)檢測)同位素標(biāo)記技術(shù)常用于遺傳學(xué)的研究。下列有關(guān)說法正確的是(

)A．利用35S證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA而不是蛋白質(zhì)B．DNA半保留復(fù)制的探究實(shí)驗(yàn)中，用15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌C．利用32P研究基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯機(jī)制以及DNA分子結(jié)構(gòu)模型D．T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中，需要用35S和32P共同標(biāo)記同一噬菌體B

[證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA還是蛋白質(zhì)時，關(guān)鍵是要把RNA和蛋白質(zhì)分開，沒有用到同位素標(biāo)記技術(shù)，A錯誤；用15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌，由于含15N的DNA鏈和含14N的DNA鏈的質(zhì)量不同，離心后其在離心管中的位置不同，故可以判斷DNA的復(fù)制方式，B正確；研究DNA分子結(jié)構(gòu)模型不需要使用同位素標(biāo)記法，運(yùn)用的是構(gòu)建物理模型的方法來研究DNA分子結(jié)構(gòu)，C錯誤；T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中，需要用35S和32P分別標(biāo)記不同的噬菌體，D錯誤。故選B。]√提升點(diǎn)2同位素標(biāo)記法在DNA半保留復(fù)制與細(xì)胞分裂綜合中的應(yīng)用1．DNA分子復(fù)制后DNA的存在位置與去向(1)2個子DNA位置：當(dāng)1個DNA分子復(fù)制形成2個新DNA分子后，這2個子DNA位于兩條姐妹染色單體上，且由著絲粒連在一起。(如圖所示)(2)子DNA去向：在有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期，當(dāng)著絲粒分裂時，兩條姐妹染色單體分開，分別移向細(xì)胞兩極，此時子DNA隨染色單體分開而分開。2．有絲分裂中染色體標(biāo)記情況(1)過程圖解(一般只研究一條染色體)復(fù)制一次(母鏈標(biāo)記，培養(yǎng)液不含標(biāo)記同位素)：轉(zhuǎn)至不含放射性培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個細(xì)胞周期：(2)規(guī)律總結(jié)：若只復(fù)制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記；若復(fù)制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標(biāo)記。3．減數(shù)分裂中染色體標(biāo)記情況分析(1)過程圖解：減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為研究對象，如下圖(母鏈標(biāo)記，培養(yǎng)液不含標(biāo)記同位素)：(2)規(guī)律總結(jié)：由于減數(shù)分裂DNA只復(fù)制一次，細(xì)胞分裂兩次，因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記?！?．(2024·江蘇南通模擬預(yù)測)取小白鼠(XY型，2n＝40)的一個精原細(xì)胞，在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷的培養(yǎng)基中完成一個有絲分裂周期后形成兩個相同的精原細(xì)胞，將所得子細(xì)胞全部轉(zhuǎn)移至普通培養(yǎng)基中完成減數(shù)分裂(不考慮互換、實(shí)驗(yàn)誤差和質(zhì)DNA)。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A．一個精細(xì)胞中可能有1條含3H的Y染色體B．一個初級精母細(xì)胞中含3H的染色體共有40條C．一個次級精母細(xì)胞可能有2條含3H的X染色體D．一個精細(xì)胞中最多可能有20條含3H的染色體C

[減數(shù)第二次分裂后期，染色體著絲粒分裂，形成的兩條Y染色體，一條含3H，一條不含，隨后它們隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，所以最終形成的精子中可能有1條含3H的Y染色體，也可能有一條不含3H的Y染色體，A正確。經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生的精原細(xì)胞中，每個DNA均為一條鏈被標(biāo)記，另一條鏈未被標(biāo)記。精原細(xì)胞經(jīng)過間期DNA復(fù)制形成初級精母細(xì)胞，初級精母細(xì)胞中含3H的染色體共有40條，B正確。一個次級精母細(xì)胞有0或1或2條X染色體，但由于初級精母細(xì)胞染色體的DNA只有一條鏈含3H，所以即便在減數(shù)第二次分裂后期，某次級精母細(xì)胞中含有兩條X染色體的情況下，該細(xì)胞也只有一條X染色體含3H，C錯誤。減數(shù)第一次分裂完成形成的兩個次級精母細(xì)胞，每個細(xì)胞均含20條含3H的染色體，減數(shù)第二次分裂后期，染色體著絲粒分裂，形成40條染色體，其中有20條含3H的染色體，20條不含3H的染色體，隨機(jī)分向細(xì)胞兩極，一個精細(xì)胞可能獲得0～20條含3H的染色體，D正確。故選C。]2．(多選)(2024·江蘇南京階段練習(xí))將1個小鼠精原細(xì)胞放入含15N標(biāo)記的脫氧核苷酸培養(yǎng)基中分裂一次后，轉(zhuǎn)入含14N標(biāo)記的脫氧核苷酸培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂一次，共得到4個子細(xì)胞。下列敘述正確的有(

)A．赫爾希和蔡斯通過該實(shí)驗(yàn)過程證明了DNA的半保留復(fù)制B．通過觀察細(xì)胞放射性強(qiáng)弱可判斷DNA在分裂中的變化規(guī)律C．該細(xì)胞分裂一次后得到的2個子細(xì)胞中的核DNA均含15ND．該細(xì)胞分裂兩次后得到的4個子細(xì)胞中可能僅有2個細(xì)胞的核DNA含15N√√CD

[赫爾希和蔡斯證明了噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，A錯誤；15N和14N不屬于放射性同位素，故不能通過觀察細(xì)胞放射性強(qiáng)弱判斷DNA在分裂中的變化規(guī)律，B錯誤；將1個小鼠精原細(xì)胞放入含15N標(biāo)記的脫氧核苷酸培養(yǎng)基中分裂一次后，由于DNA