第6单元 第4讲 同位素标记法在生命活动研究中的应用（综合融会课）（Word教参）-【新高考方案】2024高考生物一轮复习（新教材版Ⅰ 新高考）

第4讲　同位素标记法在生命活动研究中的应用 (综合融会课) 同位素标记法可用于了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。在近年的高考中与同位素标记法有关的内容多以选择题的形式出现，能较好地体现对科学探究、科学思维、社会责任的考查。 常考题型(一)　细胞分裂过程中染色体和DNA的标记问题 　　　　　　　　　　　　　　　　[典型考法体验] 1．(2022·浙江6月选考)用同位素示踪法检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期，放射性同位素最适合标记在(　 ) A．胞嘧啶 B．胸腺嘧啶 C．腺嘌呤 D．鸟嘌呤 解析：选B　细胞周期的分裂间期中S期是DNA复制期，主要进行遗传物质的复制，该过程需要4种游离的脱氧核苷酸作为原料，与RNA相比，DNA特有的碱基是胸腺嘧啶，故用放射性同位素标记的胸腺嘧啶最适合检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期，B正确。 2．(2021·浙江1月选考)现建立“动物精原细胞(2n＝4)有丝分裂和减数分裂过程”模型。1个精原细胞(假定DNA中的P元素都为32P，其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H(h)、R(r)是其中的两对基因，细胞②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确的是(　 ) A．细胞①形成过程中没有发生基因重组 B．细胞②中最多有两条染色体含有32P C．细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等 D．细胞④～⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、1、1 解析：选D　从图中染色体的颜色可以看出，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换，所以细胞①中发生了基因重组，A错误；从细胞①到细胞②③进行的是减数分裂，其中细胞②处于减数分裂Ⅱ后期，正常情况下，细胞①中的每条染色体上两条染色单体的两个DNA分子中一个只含31P，另一个含32P 和31P，正常减数分裂Ⅱ后期应该为2条含有32P，但是发生了互换，就可能有更多的染色体含有32P，B错误；由于发生互换，导致染色单体上元素标记情况不同，所以细胞②和细胞③含有32P的染色体数目可能不同，C错误；细胞④～⑦是减数分裂形成的子细胞，如果细胞②H中含有32P和R所在染色体含32P，且细胞②中h所在染色体含有32P，则r所在染色体中不含32P，因此形成的细胞④含32P的核DNA分子数为2个，形成的细胞⑤含有32P的核DNA分子数为1个，由于细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段)，h所在的染色体与其中一个r所在染色体含有32P(H和另一个r所在染色体不含32P)，如果含有32P的2条染色体不在同一极，则形成的细胞⑥⑦含32P的核DNA分子数都为1个，D正确。 [系统思维建模] 1．DNA复制后DNA分子的存在位置与去向 (1)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制形成2个新DNA分子后，这2个子DNA位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起，如图所示： (2)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。 2．有丝分裂中染色体标记情况分析 (1)过程图解(一般只研究一条染色体) 复制一次(母链被标记，培养液不含标记同位素)： 在不含标记同位素培养液中再培养一个细胞周期： (2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。 3．减数分裂中染色体标记情况分析 (1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图(母链被标记，培养液不含标记同位素)： (2)规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。 [迁移应用训练] 1．(2023·洛阳模拟)选取大蒜(2n＝16)的一个根尖细胞放在含32P的培养液中培养，待其完成两次细胞分裂后进行统计。下列叙述正确的是(　 ) A．可能有两个细胞中含32P，两个细胞中不含32P B．可能每个细胞中既有含32P的染色体，也有不含32P的染色体 C．可能有两个细胞中的核DNA分子的两条链都含有32P D．所有细胞中含32P的染色体均占染色体总数的3/4 解析：选C　由于DNA分子复制的特点是半保留复制，经过一次细胞分裂后每个核DNA分子中一条链含32P，另一条链不含32P，形成的两个子细胞中都含有32P；第二次细胞分裂前的间期DNA分子复制完成后，每个细胞中的核DNA分子有半数两条链均含32P，另半数一条链含32P，另一条链不含32P；在第二次有丝分裂末期，两条链均含32P的DNA可能进入同一个子细胞，这样的子细胞最多会有两个，C正确。 2．(2023·深圳一模)将