重要题型5 同位素示踪法与细胞分裂、DNA的半保留复制
1．同位素示踪法和离心技术证明DNA的半保留复制
已知某一DNA分子用N标记(0代)，将含有该标记DNA分子的细胞(或某种细菌)转移到只含
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N的培养基中培养(进行DNA复制)，若干代后，其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例
如表：
DNA分子的特点 细胞中DNA分子分子离心后不同DNA分子占全部DNA分子的比例 只含N分子 l 0 0 15DNA中脱氧核苷酸链的特点 不同脱氧核苷酸链脱氧核占全部链的比例 含N的链 1 1/2 1/4 15世代 总数 在离心管中的位置 含N、1514N杂合只含N分子 0 0 1/2 14苷酸链总数 含N的链 0 1/2 3/4 14分子 0 1 1/2 0 1 2 1 2 4 全在下部 全在中部 1/2中部， 1/2上部 1/4中部， 3/4上部 2/2中部， n2 4 8 3 8 0 1/4 2/2(或1/2n－1n3/4 16 1/8 7/8 n 2 n1－2/2上部 n0 ) 1－2/2 n2n＋1 1/2 n1－1/2 n 2.利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的相互关系
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第二种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。 3．放射性同位素在生物实验中的应用 (1)主要应用
用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。一般常用的标记元素有H、C、N、O、P、S等。
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(2)归类分析
①标记某元素，追踪其转移途径。如用O标记水，光合作用只产生O2；再用O标记二氧化碳，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自水，而不是来自二氧化碳。
②标记特征元素，探究化合物的作用。如在T2噬菌体侵染细菌的实验中，用P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；用S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质，证明了DNA是噬菌体的遗传物质。
③标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用
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N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。
题组一 考查DNA的复制
1．(2018·浙江“七彩阳光”联盟)下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是( )
A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA主链的基本骨架
B．将大肠杆菌放在以NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的核糖体中含有N
C．通过对第二代大肠杆菌DNA进行密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制 D．将N—N—DNA的大肠杆菌转移到NH4Cl培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带 答案 B
解析 培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；核糖体中含有RNA，RNA中含有碱基，将大肠杆菌放在以NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的核糖体中含有N，B正确；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA进行密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，C错误；将N—N—DNA的大肠杆菌转移到NH4Cl培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。 2．(2018·金丽衢十二校联考)如图所示是研究DNA复制方式的实验，根据这些实验结果进行的推论，正确的是( ) 菌种：大肠杆菌 培养条件与方法：(1)用含N的培养基培养若干代，使DNA均被N标记(甲图)。 (2)转至N的培养基培养，每30 min繁殖一代。 (3)取出每代DNA样本，并离心分层。
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A．乙是转入N培养基中复制一代的结果 B．乙是转入N培养基中复制二代的结果 C．出现丁的结果至少需要60min
D．戊图表示复制三代后不再具有N标记的DNA 答案 C
解析 已知亲本双链都是N，根据DNA分子半保留复制的特点，子一代都是一条链含N，一条链含N，位于试管的中部，如图丙所示，A项错误；子二代形成的四个DNA分子中，两个具有最初的母链，处于中带，还有两个不含N，位于轻带，如图丁所示，B项错误；出现丁的结果，DNA复制了两次，所以最少经过了60min，C项正确；无论复制多少次，都有两个DNA分子含有N，D项错误。
题组二 考查细胞分裂中染色体标记问题
3．(2017·浙江4月选考)若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是( ) A．每条染色体中的两条染色单体均含H B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含H C．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含H D．每条染色单体上DNA分子的两条脱氧核苷酸链含H 答案 A
解析 若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制1次，所以第一次细胞分裂完成后得到的2个子细胞都是每一条染色体的DNA都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含H。
4．(2018·邵阳一模)将某一经H充分标记核DNA的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含
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H的培养基中培养，经过连续两次正常细胞分裂后。下列有关说法不正确的是( )
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A．若进行有丝分裂，则子细胞含H的核DNA分子数可能为n B．若进行减数分裂，则子细胞含H的染色体数为n C．第一次分裂结束时，子细胞中染色体都含H
D．若子细胞中有的染色体不含H，则原因是同源染色体彼此分离 答案 D
解析 “将某一经H充分标记核DNA的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含H的培养液中培养”，若细胞分裂两次，DNA复制两次，则有丝分裂后期，所有染色体一半被标记，一半未被标记，由于分裂成两个子细胞时，染色体的分配是随机的，所以若进行有丝分裂，则子细胞含H的染色体数可能为n，A项正确；若进行减数分裂，因为DNA只复制1次，所以
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浙江专用2020年高考生物二轮复习专题四重要题型5同位素示踪法与细胞分裂DNA的半保留复制教案
