《（全國通用版）2022高考生物二輪復習 專題四 遺傳的分子基礎、變異與進化 小專題4 同位素標記法與DNA的半保留復制學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（全國通用版）2022高考生物二輪復習 專題四 遺傳的分子基礎、變異與進化 小專題4 同位素標記法與DNA的半保留復制學案（10頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、（全國通用版）2022高考生物二輪復習 專題四 遺傳的分子基礎、變異與進化 小專題4 同位素標記法與DNA的半保留復制學案 例1　將不含放射性標記的蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是(　　) A．每條染色體中都只有一條單體被標記 B．每條染色體的兩條單體都被標記 C．只有半數的染色體中一條單體被標記 D．每條染色體的兩條單體都不被標記 答案　A 解析　不含放射性標記的根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基上完成一個細胞周期后，子細胞中的核DNA分子都是一條

2、鏈被3H標記，另一條鏈未被標記；然后子細胞在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，每個核DNA分子復制形成的兩個DNA分子(其中一個被標記，另一個未被標記)分別位于一條染色體的兩條姐妹染色單體上，故A正確。 例2　某性原細胞(2n＝16)的DNA全部被32P標記，其在含31P的培養(yǎng)基中進行一次有絲分裂后繼續(xù)進行減數分裂，下列能正確表示有絲分裂前期(白色柱狀圖)和減數第一次分裂前期(灰色柱狀圖)每個細胞中含32P的染色單體和核DNA分子數目的是(　　) 答案　A 解析　運用模型繪圖法，將染色體和核DNA分子從細胞中脫離出來，即只繪制染色體和核DNA分子被標記情況，并只以一條染色體

3、上DNA分子的標記情況為例，繪圖(圖中線條代表核DNA分子中的一條鏈)如下。 該性原細胞在含31P的培養(yǎng)基中進行有絲分裂時，由于DNA的半保留復制，有絲分裂前期的每條染色體上有兩個DNA分子，且DNA分子雙鏈均一條含31P，另一條含32P，故有絲分裂前期含32P的染色單體和核DNA分子數目分別為32和32；有絲分裂產生的子細胞中每個核DNA分子雙鏈均為一條含31P，另一條含32P，子細胞在含31P的培養(yǎng)基中繼續(xù)進行減數分裂，則減數第一次分裂前期每個細胞中含32P的染色單體和核DNA分子數目分別為16和16。 以一對同源染色體被標記為例 (1)有絲分裂過程圖 通過繪圖，可以直

4、觀地看出：一個細胞經過一次有絲分裂，產生了2個子細胞。每個子細胞和親代細胞一樣都含有相同數目的染色體，并且每個細胞中的每一條染色體上的DNA分子都保留了親代細胞DNA分子的一條鏈，體現了DNA分子半保留復制的特點。經過兩次有絲分裂產生了4個子細胞，帶放射性的若都按第一種情況分配，則共有2個子細胞帶放射性；若都按第二種情況分配，則有4個子細胞帶放射性；若按兩種情況分配，則子細胞有3個子細胞帶放射性。 (2)減數分裂過程圖 通過繪圖，可以直觀地看出：一個性原細胞經過減數分裂，產生了4個子細胞。每個子細胞的染色體數目較性原細胞減少了一半，并且每個子細胞中的每條染色體上的DNA分子都保留了性原

5、細胞DNA分子的一條鏈，即半保留復制，因此4個配子細胞都帶放射性。 1．取1個含有1對同源染色體的精原細胞，用15N標記細胞核中的DNA，然后放在含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，讓其連續(xù)進行兩次有絲分裂，形成4個細胞，這4個細胞中含15N的細胞個數所占比例不可能是(　　) A．1 B. C. D. 答案　D 解析　細胞分裂過程中先進行DNA復制。方式是半保留復制。圖示辨析如下： 可以看出，最后形成的4個子細胞有3種情況：第一種情況是4個細胞都是，第二種情況是2個細胞是，1個細胞是，1個細胞是；第三種情況是2個細胞是，另外2個細胞是。 2．將染色體上全部DNA分子雙鏈經

6、32P標記的雄性哺乳動物細胞(染色體數為20)置于不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細胞只進行一次分裂。下列推斷中，正確的是(　　) A．若完成一次減數分裂，則產生的子細胞中有5對同源染色體，每條都含32P B．若完成一次有絲分裂，則產生的子細胞中含20條染色體，其中10條含32P C．若進行減數分裂，則每個減數第二次分裂后期細胞中均含2個Y染色體且都含32P D．若進行一次有絲分裂，則分裂中期細胞的染色體上共有40個DNA分子且都含32P 答案　D 解析　減數分裂結束，產生的子細胞為生殖細胞，其內含有的10條染色體中不存在同源染色體，A錯誤；若進行一次有絲分裂結束，則產生的子細胞中含20

7、條染色體，20條染色體都含32P，B錯誤；若進行減數分裂，則每個減數第二次分裂后期細胞中含2個Y染色體或2個X染色體，且都含32P，C錯誤；若進行一次有絲分裂，則分裂中期細胞的染色體上共有40個DNA分子，且每個DNA分子中都有一條脫氧核苷酸鏈含有32P，D正確。 3．(2018·江西四校聯考)用32P標記某動物精原細胞的全部核DNA，然后將細胞置于含31P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，使其進行一次有絲分裂或減數分裂(減Ⅰ、減Ⅱ)。下列有關敘述正確的是(　　) A．有絲分裂前期與減Ⅰ前期細胞中，32P標記的DNA分子數相同、染色體數不同 B．有絲分裂后期與減Ⅰ后期細胞中，32P標記的DNA分子數不同、

8、染色體數不同 C．有絲分裂中期與減Ⅱ中期細胞中，32P標記的DNA分子數不同、染色體數不同 D．有絲分裂后期與減Ⅱ后期細胞中，32P標記的DNA分子數不同、染色體數相同 答案　C 4．(2018·江西九江十校聯考)將某精原細胞核中所有DNA分子的兩條鏈都標記上放射性15N，然后放在含14N的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，分裂成4個子細胞，4個子細胞中含有放射性的情況是(　　) A．若為有絲分裂則含放射性的子細胞為2個或3個或4個，若為減數分裂則含放射性的子細胞為4個 B．若為有絲分裂則含放射性的子細胞為2個，若為減數分裂則含放射性的子細胞為4個 C．若為有絲分裂則含放射性的子細胞為2個或3個

9、或4個，若為減數分裂則含放射性的子細胞為2個或3個或4個 D．若為有絲分裂則含放射性的子細胞為2個，若為減數分裂則含放射性的子細胞為2個或3個或4個 答案　A 5．(2018·江西南昌二中月考)雙鏈DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成的。早在1966年，日本科學家岡崎提出DNA半不連續(xù)復制假說：DNA復制形成互補子鏈時，一條子鏈是連續(xù)形成的，另一條子鏈不連續(xù)即先形成短鏈片段(如圖1)。為驗證這一假說，岡崎進行了如下實驗：讓T4噬菌體在20 ℃時侵染大腸桿菌70 min后，將同位素3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分離T4噬

10、菌體DNA并通過加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進行密度梯度離心，以DNA單鏈片段分布位置確定片段大小(分子越小離試管口距離越近)，并檢測相應位置DNA單鏈片段的放射性，結果如圖2。請分析回答： (1)若1個雙鏈DNA片段中有1 000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，該DNA連續(xù)復制四次，在第四次復制時需要消耗________個胞嘧啶脫氧核苷酸。 (2)將3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，最終在噬菌體DNA中檢測到放射性，其原因是___________________________________________________________________ __

11、______________________________________________________________________。 (3)DNA解旋在細胞中需要解旋酶的催化，在體外通過加熱也能實現。解旋酶不能為反應提供能量，但能____________________________。研究表明，在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是______________________________ ________________________________________________________________________。

12、 (4)圖2中，與60秒結果相比，120秒結果中短鏈片段減少的原因是____________________。該實驗結果為岡崎假說提供的有力證據是______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)5 200　(2)標記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復制提供原料，所以在噬菌體DNA中檢測到放射性　(3)降低反應所需要的活化能　在DNA分子中A與T之間有2個氫鍵，C與G之間有3個氫鍵，DNA分子中

13、G＋C的比例越高，氫鍵數越多，DNA結構越穩(wěn)定　(4)短鏈片段連接形成長片段　在實驗時間內，細胞中均能檢測到較多的短鏈片段 解析　(1)DNA片段中有1 000個堿基對，依據堿基互補配對原則可推知，在該DNA片段中，A＝T＝350(個)，C＝G＝650(個)。該DNA連續(xù)復制四次，在第四次復制時需要消耗的胞嘧啶脫氧核苷酸數為24－1×650＝5 200(個)。(2)將3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，因3H標記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復制提供原料，所以最終在噬菌體DNA中能檢測到放射性。(3)解旋酶能降低反應所需要的活化能。在每個DNA分子中，堿基對A與T之間有

14、2個氫鍵，C與G之間有3個氫鍵，故DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氫鍵數越多，DNA分子結構越穩(wěn)定，因此在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度也越高。(4)分子越小離試管口距離越近。圖2顯示，與60秒結果相比，120秒結果中有放射性的單鏈距離試管口較遠，說明短鏈片段減少，其原因是短鏈片段連接形成長片段。在圖示的實驗時間內，細胞中均能檢測到較多的短鏈片段，這為岡崎假說提供了實驗證據。 真題1　(2016·全國Ⅲ，32)①基因突變和染色體變異是真核生物可遺傳變異的兩種來源?；卮鹣铝袉栴}： (1)基因突變和染色體變異所涉及到的②堿基對的數目不同，③前者所涉及的

15、數目比④后者____________。 (2)在⑤染色體數目變異中，既可發(fā)生以⑥染色體組為單位的變異，也可發(fā)生以____________為單位的變異。 (3)基因突變既⑦可由顯性基因突變?yōu)殡[性基因(隱性突變)，也可由隱性基因突變?yōu)轱@性基因(顯性突變)。若⑧某種自花受粉植物的⑨AA和aa植株分別發(fā)生隱性突變和顯性突變，且在⑩子一代中都得到了?基因型為Aa的個體，則?最早在子__________代中能觀察到該?顯性突變的性狀；?最早在子____________代中能觀察到該?隱性突變的性狀；?最早在子__________代中能分離得到?顯性突變純合子；?最早在子__________代中能分離得

16、到?隱性突變純合子。 [題干信息] 信息 推斷或結論 ① 此題只考查3種可遺傳變異中的2種，做題時勿需考慮基因重組 ② 堿基對數不要誤看成基因數目 ③④ 前者指基因突變，后者指染色體變異，不要前后顛倒看錯順序 ⑤⑥ 只在染色體數目變異這一范圍做答，即以染色體組為單位和以個別染色體為單位兩個方面，不考慮染色體結構變異方面 ⑦ 基因突變類型有兩大類，AA→Aa為隱性突變，當代突變性狀不出現，aa→Aa為顯性突變，當代突變性狀出現 ⑧ 自花受粉植物可通過自交產生子代 ⑨ AA和aa都為純合子，若發(fā)生基因突變都成為雜合子Aa，基因型相同 ⑩? 突變后的個體Aa確定

17、為子一代，不是親代，該信息極為關鍵，若當成親代，后面題全錯 ????? 強調最早，結合后面要求出現是性狀還是基因型的個體，可用Aa自交研究子二代或子三代的情況 解析　(1)基因突變是指DNA分子中發(fā)生的堿基對的替換、增添和缺失，而染色體變異往往會改變基因的數目和排列順序，所以與基因突變相比，染色體變異所涉及的堿基對數目更多。(2)在染色體數目變異中，既可發(fā)生以染色體組為單位的變異，也可發(fā)生以個別染色體為單位的變異。(3)AA植株發(fā)生隱性突變后基因型變?yōu)锳a，而aa植株發(fā)生顯性突變后基因型也變?yōu)锳a，該種植物自花受粉，所以不論是顯性突變還是隱性突變，子一代為Aa時在子二代中的基因型都有

18、AA、Aa和aa三種，故最早可在子一代觀察到該顯性突變的性狀(A_)；最早在子二代中觀察到該隱性突變的性狀(aa)；顯性突變純合子和隱性突變純合子均出現于子二代，且隱性突變純合子一旦出現，即可確認為純合，從而可直接分離出來，而顯性突變純合子的分離，卻需再令其自交一代至子三代，若不發(fā)生性狀分離方可認定為純合子，進而分離出來。 答案　(1)少　(2)染色體　(3)一　二　三　二 [學科素養(yǎng)解讀]　本題考查核心素養(yǎng)中“科學探究”能力；同時具備歸納與概括的思維能力；注重知識之間的橫向聯系，提升整合構建知識網絡的能力。 [思維延伸]　判斷下列有關生物變異的敘述： (1)在誘導離體菊花莖段形成幼苗

19、的過程中，基因的突變與重組不會同時發(fā)生 (2013·四川，1D)(　√　) (2)基因突變與染色體結構變異都可導致堿基序列的改變(2015·海南，21C)(　√　) (3)XYY個體的形成及三倍體無子西瓜植株的高度不育均與減數分裂中同源染色體的聯會行為有關(2013·安徽，4改編)(　×　) (4)秋水仙素通過促進著絲點分裂，使染色體數目加倍(2014·四川，5A)(　×　) (5)某男子表現型正常，但其一條14號和一條21號染色體相互連接形成一條異常染色體，如圖甲。減數分裂時異常染色體的聯會如圖乙，配對的三條染色體中，任意配對的兩條染色體分離時，另一條染色體隨機移向細胞任一極。則圖

20、甲所示的變異屬于基因重組，如不考慮其他染色體，理論上該男子產生的精子類型有8種 (2013·福建，5AC)(　×　) 真題2　(2014·安徽，31)香味性狀是優(yōu)質水稻品種的重要特性之一。 (1)香稻品種甲的①香味性狀受隱性基因(a)控制，其香味性狀的表現是因為______________________________，導致②香味物質積累。 (2)水稻③香味性狀與抗病性狀獨立遺傳?？共?B)對感病(b)為顯性。為選育抗病香稻新品種，進行了一系列雜交實驗。其中，無香味感病與無香味抗病植株雜交的統(tǒng)計結果如圖所示，則兩個親代的基因型是____________。上述雜交的子代自交，后代群體

21、中④能穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株所占比例為________。 (3)用⑤純合無香味植株作母本與香稻品種甲進行雜交，在F1中偶爾發(fā)現某一植株具有香味性狀。請對此現象給出兩種合理的解釋： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (4)單倍體育種可縮短育種年限。離體培養(yǎng)的花粉經⑥脫分化形成________________，最終⑦發(fā)育成

22、單倍體植株，這表明花粉具有發(fā)育成完整植株所需的__________。若要獲得二倍體植株，應在________時期用秋水仙素進行誘導處理。 [題干信息] 信息 推斷或結論 ① a基因純合時，水稻表現為有香味 ② 香味物質不分解 ③ 符合自由組合定律 ④ 控制兩種性狀的基因都純合 ⑤ 出現變異：基因突變或染色體片段缺失 ⑥ 脫分化形成愈傷組織 ⑦ 花粉發(fā)育成單倍體植株體現了植物細胞的全能性 解析　第一步：明確坐標圖中橫、縱坐標的含義。 橫坐標：性狀類型；縱坐標：性狀數量。 第二步：找準柱狀圖對應量之間的數量關系。 抗病(50)∶感病(50)＝1∶1；

23、 無香味(75)∶有香味(25)＝3∶1。 第三步：依據數量關系推斷結論。 依據上述比例關系，結合信息①和③，推出親代無香味感病和無香味抗病個體的基因型：Aabb、AaBb。 答案　(1)a基因純合，參與香味物質代謝的某種酶缺失 (2)Aabb、AaBb　3/64　(3)①某一雌配子形成時，A基因突變?yōu)閍基因?、谀骋淮婆渥有纬蓵r，含A基因的染色體片段缺失　(4)愈傷組織　全部遺傳信息　幼苗 [學科素養(yǎng)解讀]　生物學科素養(yǎng)要求生物學科知識服務于生產實踐——育種，即“社會責任”。 [經典再現]　(2015·天津，9)白粉菌和條銹菌能分別導致小麥感染白粉病和條銹病，引起減產。采用適宜播種

24、方式可控制感病程度。下表是株高和株型相近的小麥A、B兩品種在不同播種方式下的試驗結果。 試驗編號 播種方式 植株密度 (×106株/公頃) 白粉病 感染程度 條銹病 感染程度 單位面 積產量 A品種 B品種 Ⅰ 單播 4 0 － ＋＋＋ ＋ Ⅱ 單播 2 0 － ＋＋ ＋ Ⅲ 混播 2 2 ＋ ＋ ＋＋＋ Ⅳ 單播 0 4 ＋＋＋ － ＋ Ⅴ 單播 0 2 ＋＋ － ＋＋ 注：“＋”的數目表示感染程度或產量高低；“－”表示未感染。 據表回答： (1)抗白粉病的小麥品種是________，判斷

25、依據是____________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)設計Ⅳ、Ⅴ兩組試驗，可探究____________________________________________ ________________________________________________________

26、________________。 (3)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三組相比，第Ⅲ組產量最高，原因是_________________________ ________________________________________________________________________。 (4)小麥抗條銹病性狀由基因T/t控制，抗白粉病性狀由基因R/r控制，兩對等位基因位于非同源染色體上。以A、B品種的植株為親本，取其F2中的甲、乙、丙單株自交，收獲子粒并分別播種于不同處理的試驗小區(qū)中，統(tǒng)計各區(qū)F3中的無病植株比例。結果如下表： 試驗處理 F3無病植株的

27、比例/% F2植株 無菌水 以條銹 菌進行 感染 以白粉 菌進行 感染 以條銹 菌＋白 粉菌進 行雙感染 甲 100 25 0 0 乙 100 100 75 75 丙 100 25 75 ？ 據表推測，甲的基因型是______，乙的基因型是________，雙菌感染后丙的子代中無病植株的比例為________。 答案　(1)A?、?、Ⅱ組小麥未感染白粉病 (2)植株密度對B品種小麥感病程度及產量的影響 (3)混播后小麥感病程度下降 (4)Ttrr　ttRr　18.75%(或3/16) 解析　(1)從Ⅰ和Ⅱ組的試驗結果可知，

28、抗白粉病的小麥品種是A。(2)分析Ⅲ、Ⅳ兩組試驗，自變量為植株密度，因變量為感病程度及產量，所以Ⅲ、Ⅳ兩組試驗的目的是：探究植株密度對B品種小麥感病程度及產量的影響。(3)從表格可以看出，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ相比，第Ⅲ組的產量最高，分析表中信息得出結論：混播后小麥感病程度下降。(4)由表中F3無病植株的比例數據可知：甲自交后代中抗條銹病個體占25%，乙自交后代中抗白粉病的個體占75%，可說明抗條銹病為隱性性狀，抗白粉病為顯性性狀。依據甲自交后代抗白粉病個體比例為0，抗條銹病個體比例為25%，可推測甲的基因型為Ttrr。依據乙自交后代抗條銹病個體比例為100%，抗白粉病個體比例為75%，可推測乙的基因型為ttRr。根據丙自交后代中抗條銹病個體占25%，抗白粉病個體占75%，可知丙的基因型為TtRr，其自交后代中無病植株即基因型為ttR_的植株占3/16，即18.75%。