資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
人教(2019)生物高考知識點梳理&對點訓練
6.4 同位素標記法在遺傳物質研究中的應用
同位素標記法是生物學實驗中經常應用的一種重要方法，它可以研究細胞內的元素或化合物的來源、組成、分布和去向等，進而了解細胞的結構和功能、化學物質的變化、反應機理等。在近年的高考生物考試中多以選擇題的形式考查同位素標記法在遺傳物質研究中的應用，試題常以高中生物學教材中涉及的放射性同位素應用的實驗為載體進行命題，較好地體現了對學生的科學探究、科學思維、社會責任的考查。
1．(2020·江蘇高考)同位素可用于追蹤物質的運行和變化規律。在生物科學史中，下列科學研究未采用同位素標記法的是(　 )
A．卡爾文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的轉化途徑
B．赫爾希(A.D.Hershey)等利用T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是遺傳物質
C．梅塞爾森(M.Meselson)等證明DNA進行半保留復制
D．溫特(F.W.Went)證明胚芽鞘產生促進生長的化學物質
解析：選D　溫特的研究中利用胚芽鞘和瓊脂塊開展實驗，該研究沒有采用同位素標記法。
2．(2021·浙江1月選考)現建立“動物精原細胞(2n＝4)有絲分裂和減數分裂過程”模型。1個精原細胞(假定DNA中的P元素都為32P，其他分子不含32P)在不含32P的培養液中正常培養，分裂為2個子細胞，其中1個子細胞發育為細胞①。細胞①和②的染色體組成如圖所示，H(h)、R(r)是其中的兩對基因，細胞②和③處于相同的分裂時期。下列敘述正確的是(　 )
A．細胞①形成過程中沒有發生基因重組
B．細胞②中最多有兩條染色體含有32P
C．細胞②和細胞③中含有32P的染色體數相等
D．細胞④～⑦中含32P的核DNA分子數可能分別是2、1、1、1
解析：選D　從圖中染色體的顏色可以看出，同源染色體的非姐妹染色單體之間發生了互換，所以細胞①中發生了基因重組，A錯誤；從細胞①到②③進行的是減數分裂，其中細胞②處于減數分裂Ⅱ后期，正常情況下，細胞①中的每條染色體上兩條染色單體的兩個DNA分子中一個只含31P，另一個含32P 和31P，正常減數分裂Ⅱ后期應該為2條含有32P，但是發生了互換，就可能有更多的染色體含有32P，B錯誤；由于發生互換，導致染色單體上元素標記情況不同，所以細胞②和細胞③含有32P的染色體數目可能不同，C錯誤；細胞④～⑦是減數分裂形成的子細胞，如果細胞②H中含有32P和R所在染色體含32P，且細胞②中h所在染色體含有32P，則r所在染色體中不含32P，因此形成的細胞④含32P的核DNA分子數為2個，形成的細胞⑤含有32P的核DNA分子數為1個，由于細胞③的基因型為Hhrr(h為互換的片段)，h所在的染色體與其中一個r所在染色體含有32P(H和另一個r所在染色體不含32P)，如果含有32P的2條染色體不在同一極，則形成的細胞⑥⑦都含32P的核DNA分子數為1個，D正確。
3.(2018·浙江4月選考)某研究小組進行“探究DNA的復制過程”的活動，結果如圖所示。其中培養大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl 或15NH4Cl，a、b、c表示離心管編號，條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置。下列敘述錯誤的是(　 )
A．本活動運用了同位素示蹤和密度梯度離心技術
B．a管的結果表明該管中的大腸桿菌是在含14NH4Cl的培養液中培養的
C．b管的結果表明該管中的大腸桿菌的DNA都是15N 14N DNA
D．實驗結果說明DNA分子的復制是半保留復制的
解析：選B　本活動中使用到14N和15N，即采用了同位素示蹤技術；3個離心管中的條帶需經密度梯度離心技術獲得，A正確。a管中只有重帶，即15N 15N DNA，表明該管中的大腸桿菌是在含15NH4Cl的培養液中培養的，B錯誤。b管中只有中帶，即DNA都是15N 14N DNA，C正確。c管中1/2中帶為15N 14N DNA,1/2輕帶為14N 14N DNA。綜合a、b、c三支管可推測，a管中為親代DNA：15N 15N DNA，b管中為復制一代后的子代DNA：15N 14N DNA，c管中為復制兩代后的子代DNA：1/215N 14N DNA、1/214N 14N DNA，說明DNA分子的復制是半保留復制，D正確。
4．(2018·海南高考)現有DNA分子的兩條單鏈均只含有14N(表示為14N14N)的大腸桿菌，若將該大腸桿菌在含有15N的培養基中繁殖兩代，再轉到含有14N的培養基中繁殖一代，則理論上DNA分子的組成類型和比例分別是(　 )
A．有15N14N和14N14N兩種，其比例為1∶3
B．有15N15N和14N14N兩種，其比例為1∶1
C．有15N15N和14N14N兩種，其比例為3∶1
D．有15N14N和14N14N兩種，其比例為3∶1
解析：選D　將只含有14N的大腸桿菌置于含有15N的培養基中繁殖兩代后，由于DNA的半保留復制，得到的子代DNA為2個15N15N DNA和2個15N14N DNA，再將其轉到含有14N的培養基中繁殖一代，會得到6個15N14N DNA和2個14N14N DNA，比例為3∶1。
[知識梳理]
提能點(一)　同位素標記法在實驗中的應用
同位素標記法是用示蹤元素標記化合物，根據化合物的放射性確定物質的轉移途徑或對有關的化學反應進行追蹤，也稱為同位素示蹤法。
1．噬菌體親子代個體與細菌之間的同位素標記關系
比較項目 DNA 蛋白質 DNA和蛋白質
親代噬菌體 32P 35S 14C、3H、18O、15N
培養細菌 31P 32S 12C、2H、16O、14N
子代噬菌體 32P、31P 32S C、H、O、N兩種都有
(1)該實驗不能標記C、H、O、N這些DNA和蛋白質共有的元素，否則無法將DNA和蛋白質區分開。
(2)35S(標記蛋白質)和32P(標記DNA)不能同時標記在同一噬菌體上，因為放射性檢測時只能檢測到放射性存在的部位，不能確定是何種元素的放射性。
2．常用同位素標記法的實例
同位素 標記物質 研究內容 結論(結果)
14C CO2 暗反應中碳的轉移途徑 發現卡爾文循環
3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成、分泌過程 核糖體→內質網→高爾基體→細胞膜
18O H2O和CO2 光合作用中O2的來源 產生的O2來自H2O，而不是CO2
15N DNA DNA的復制 DNA半保留復制
32P DNA 生物的遺傳物質 DNA是生物的遺傳物質
35S 蛋白質
[針對訓練]
1．用DNA雙鏈均被32P標記的一個T2噬菌體侵染被 35S 標記的大腸桿菌，一段時間后釋放出了m個子代T2噬菌體。下列有關敘述正確的是(　 )
A．用32P標記T2噬菌體的方法與用35S標記大腸桿菌的方法相同
B．這m個子代T2噬菌體中，含32P的T2噬菌體所占的比例為1/m
C．若子代T2噬菌體均同時含32P和35S，則該T2噬菌體只繁殖了一代
D．經過培養，得到的m個子代T2噬菌體中有3/4含有35S
解析：選C　T2噬菌體為病毒，沒有細胞結構，不能用培養基直接培養，而大腸桿菌屬于原核生物，能用培養基直接培養，A錯誤；這m個子代T2噬菌體中，含32P的T2噬菌體所占的比例為2/m，B錯誤；由于DNA的復制為半保留復制，若子代T2噬菌體均同時含32P和35S，則該T2噬菌體只繁殖了一代，C正確；T2噬菌體培養過程中繁殖所需的原料都來自大腸桿菌，所以得到的m個子代T2噬菌體中都有35S，D錯誤。
2．下列是應用同位素標記法進行的幾種研究，其中錯誤的是(　 )
A．分別用32P和35S標記噬菌體的DNA和蛋白質用于證明DNA是主要的遺傳物質
B．給予某人131I，通過測定甲狀腺的放射性可以反映甲狀腺的功能狀態
C．用單細胞綠藻做14CO2示蹤實驗，不同時間點對放射性碳分析可得出暗反應的途徑
D．用放射性同位素標記某種氨基酸進行示蹤，可得出分泌蛋白合成、加工和分泌的途徑
解析：選A　噬菌體侵染細菌實驗中分別用32P標記DNA、35S標記蛋白質的噬菌體侵染細菌，證明了DNA是噬菌體的遺傳物質，不能證明DNA是主要的遺傳物質，A錯誤；I是甲狀腺細胞合成甲狀腺激素的原料，給予某人131I，通過測定甲狀腺激素的放射性可以反映甲狀腺的功能狀態，B正確；用單細胞綠藻做14CO2示蹤實驗，不同時間點對放射性碳分析可得出暗反應的途徑是14CO2→14C3→(14CH2O)，C正確；用放射性同位素標記某種氨基酸進行示蹤，可得出分泌蛋白合成、加工和分泌的途徑，即核糖體→內質網→高爾基體→細胞膜，D正確。
提能點(二)　細胞分裂過程中染色體和DNA的標記問題
1．DNA復制后DNA分子存在位置與去向
(1)2個子DNA位置：當1個DNA分子復制后形成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分裂Ⅱ后期，當著絲粒分裂時，兩條姐妹染色單體分開，分別移向細胞兩極，此時子DNA隨染色單體分開而分開。
2．有絲分裂中染色體標記情況分析
(1)過程圖解(一般只研究一條染色體)：
復制一次(母鏈標記，培養液不含標記同位素)：
轉至不含標記同位素培養液中再培養一個細胞周期：
(2)規律總結：若只復制一次，產生的子染色體都帶有標記；若復制兩次，產生的子染色體只有一半帶有標記。
3．減數分裂中染色體標記情況分析
(1)過程圖解：減數分裂一般選取一對同源染色體為研究對象，如下圖(母鏈標記，培養液不含標記同位素)：
(2)規律總結：由于減數分裂沒有細胞周期，DNA只復制一次，因此產生的子染色體都帶有標記。
[針對訓練]
3．核DNA被32P標記的精子與未被標記的卵細胞受精后，在不含放射性標記的培養基中連續分裂兩次，下列分析正確的是(　 )
A．放射性細胞數量與所有細胞數量之比逐代減少
B．放射性DNA分子數與所有細胞總DNA分子數之比逐代減少
C．可以確定含有放射性的細胞數，因為分裂后期姐妹染色單體均分到兩極
D．無法確定含有放射性的細胞數，因為分裂后期非同源染色體自由組合
解析：選B　由于DNA的半保留復制，含有標記的DNA分子在未標記的原料中連續復制兩次，帶有放射性標記的DNA分子數與所有細胞總DNA分子數的比例將逐代減少，含有放射性的細胞數量與所有細胞數量之比不一定逐代減少，A錯誤，B正確；有絲分裂后期姐妹染色單體分開后隨機進入兩個子細胞中，第一次分裂產生的子細胞都含有放射性，但第二次分裂后含有放射性的細胞數目無法確定，C錯誤；受精卵進行有絲分裂，不會發生基因重組，D錯誤。
4．(2022·長沙雅禮中學模擬)如圖表示某生物的精原細胞在條件X下最終形成了四個細胞，條件X可能是①精原細胞某一對同源染色體中的一條染色體上的DNA雙鏈均被15N標記；②精原細胞某一對同源染色體中的兩條染色體上的DNA雙鏈均被15N標記；③進行減數分裂；④進行有絲分裂。下列有關說法正確的是(　 )
A．若條件X為①③，則處于減數分裂Ⅱ后期的兩個次級精母細胞中均含被15N標記的染色體
B．若條件X為②③，則處于減數分裂Ⅱ后期的兩個次級精母細胞中均含有兩條被15N標記的染色體
C．若條件X為①③，則產生的四個精細胞一定均含被15N標記的染色體
D．若條件X為②④，則產生的四個子細胞一定均含被15N標記的染色體
解析：選B　若只標記了某一對同源染色體中的一條染色體上的DNA雙鏈，進行減數分裂時，DNA只復制一次，在減數分裂Ⅰ中隨著同源染色體分開，被15N標記的染色體只能進入一個次級精母細胞中，A錯誤；若精原細胞某一對同源染色體中的兩條染色體上的DNA雙鏈均被15N標記，那么減數分裂Ⅰ時該對同源染色體中的四條染色單體都被15N標記，則減數分裂Ⅱ后期時兩個次級精母細胞均含有兩條被15N標記的染色體，B正確；若精原細胞某一對同源染色體中的一條染色體上的DNA雙鏈均被15N標記，經減數分裂產生的四個精細胞中，只有兩個精細胞含有被15N標記的染色體，C錯誤；若精原細胞某一對同源染色體中的兩條染色體上的DNA雙鏈均被15N標記，進行有絲分裂時，第一次有絲分裂產生的兩個細胞中都含有一條DNA單鏈被15N標記的染色體，在第二次有絲分裂中期，被標記的染色體中的兩條姐妹染色單體中，只有一條姐妹染色單體含15N標記，另一條不含15N標記，有絲分裂后期染色體向細胞兩極移動是隨機的，因此產生的子細胞中可能含15N標記也可能不含15N標記，D錯誤。
提能點(三)　用同位素標記法研究DNA復制的方式
1．實驗方法
同位素標記法和離心技術。
2．實驗原理
含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。
3．實驗假設
DNA以半保留的方式復制。
4．實驗預期
離心后應出現3條DNA帶。
重帶(密度最大) 兩條鏈都為15N標記的親代雙鏈DNA
中帶(密度居中) 一條鏈為14N標記，另一條鏈為15N標記的子代雙鏈DNA
輕帶(密度最小) 兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA
　　5.實驗過程
6．過程分析
(1)立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。
(2)繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。
(3)繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。
7．實驗結論：DNA復制是以半保留的方式進行。
[針對訓練]
5．科學家為了探究DNA復制方式，先用含有15NH4Cl的原料來培養大腸桿菌若干代作為親本，再將親本大腸桿菌轉移到含14NH4Cl的原料中培養，收集不同時期的大腸桿菌并提取DNA，再將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。
(1)用含有15NH4Cl的原料來培養大腸桿菌若干代作為親本，培養若干代的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)有科學家認為DNA的復制是全保留復制，復制形成的兩條子鏈結合在一起，兩條模板鏈重新結合在一起。若是全保留復制，則實驗結果是子一代的DNA位置是________________________。
(3)科學家進行實驗，得到的實驗結果是子一代的DNA位置全在中帶，子二代的DNA位置一半在中帶，一半在輕帶。這個結果否定了全保留復制，你對此的解釋是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有人認為，將子一代的DNA分子用解旋酶處理后再離心，就能直接判斷DNA的復制方式，如果1/2為輕帶，1/2為重帶，則一定為半保留復制。你認為這種說法是否正確，并說出你的理由。_______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)用含有15NH4Cl的原料培養大腸桿菌若干代后確保實驗所用的大腸桿菌的DNA都被15N標記。(2)若為全保留復制，親代DNA為15N/15N DNA，子一代DNA為15N/15N DNA、14N/14N DNA，一半在重帶，一半在輕帶。(3)DNA半保留復制，子一代DNA為15N/14N DNA，子二代DNA一半為15N/14N DNA，一半為14N/14N DNA。(4)全保留復制和半保留復制的子一代DNA分子用解旋酶處理后再離心，結果是相同的，均為1/2重帶，1/2輕帶，不能確定復制方式。
答案：(1)保證用于實驗的大腸桿菌的DNA中都含有15N　(2)一半在重帶，一半在輕帶　(3)DNA的復制是半保留復制，即新形成DNA分子的兩條鏈中，一條為母鏈，一條為以母鏈作為模板形成的子鏈　(4)不正確，因為無論是全保留復制還是半保留復制，子一代用解旋酶處理后都有一半的單鏈含15N，一半的單鏈含14N，離心后都是1/2為重帶，1/2為輕帶
[課時驗收評價]
1．同位素標記法是生物學實驗和研究中常用的技術方法。下列有關說法錯誤的是(　 )
A．魯賓和卡門研究光合作用過程中氧氣的來源時用到了同位素標記法
B．研究豚鼠胰腺腺泡細胞分泌蛋白的合成和分泌的過程采用了放射性同位素標記法
C．噬菌體侵染細菌的實驗采用了放射性同位素標記技術
D．科學家證明細胞膜具有流動性的人鼠細胞融合實驗中用到了放射性同位素標記法
解析：選D　科學家證明細胞膜具有流動性的人鼠細胞融合實驗中用到了熒光標記法，D錯誤。
2．同位素標記法在生物學研究中具有廣泛的用途，下列是生物學發展史上的幾個重要實驗：
①DNA半保留復制的實驗證據　②DNA雙螺旋結構模型的構建　③肺炎鏈球菌的轉化實驗　④噬菌體侵染細菌的實驗
其中沒有應用同位素標記法的是(　 )
A．①② B．③④ C．②③ D．①④
解析：選C　15N標記DNA分子，證明了DNA分子的復制方式是半保留復制，①正確；DNA雙螺旋結構模型的構建屬于構建物理模型，沒有應用同位素標記法，②錯誤；肺炎鏈球菌的(體內和體外)轉化實驗均沒有應用同位素標記法，③錯誤；噬菌體侵染細菌實驗應用了同位素標記法(用35S標記噬菌體的蛋白質外殼，用32P標記噬菌體的DNA，分別侵染細菌)，④正確。
3．用32P標記了玉米根尖分生區細胞(2N＝20)的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入不含32P的培養基中培養，在第二次細胞分裂的中期、后期，一個細胞中的染色體總數和被標記的染色體數分別是(　 )
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：選A　玉米根尖分生區細胞有絲分裂中期、后期染色體條數分別為20和40條。而第一次有絲分裂完成時，每個DNA分子中都有1條鏈被32P標記；第二次有絲分裂過程中，只有一半的DNA分子被32P標記；中期時，染色單體沒有分開，故被標記的染色體數為20條，而后期由于染色單體的分開，染色體數加倍為40條，故被標記的染色體數只有一半，即20條。
4．噬菌體侵染細菌的實驗中，若甲組用3H標記的噬菌體侵染35S標記的大腸桿菌，乙組用14C標記的噬菌體侵染32P標記的大腸桿菌。下列有關敘述正確的是(　 )
A．甲組的大腸桿菌由含35S的培養基直接培養獲得
B．甲組子代噬菌體的蛋白質外殼均含3H、35S
C．乙組子代噬菌體的DNA均含14C、32P
D．由甲、乙兩組實驗可說明DNA是噬菌體的遺傳物質
解析：選A　用3H標記噬菌體，噬菌體的蛋白質外殼沒有進入大腸桿菌，子代噬菌體的蛋白質外殼是以大腸桿菌的氨基酸為原料合成的，因此甲組子代噬菌體的蛋白質外殼均含35S，均不含3H，B錯誤；14C標記的噬菌體的DNA進入大腸桿菌，以大腸桿菌中的脫氧核苷酸為原料進行半保留復制，乙組子代噬菌體的DNA均含32P，少部分含14C，C錯誤；甲、乙兩組均無法區分DNA和蛋白質，無法說明噬菌體的遺傳物質是DNA還是蛋白質，D錯誤。
5．用3H標記蠶豆根尖分生區細胞的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入含秋水仙素但不含3H的普通培養基中培養。若秋水仙素對細胞連續發揮作用，則下列相關敘述不正確的是(　 )
A．通過檢測DNA鏈上3H標記出現的情況，不可推測DNA的復制方式
B．細胞中DNA第二次復制完成后，每個細胞都帶有3H標記
C．秋水仙素可抑制紡錘體的形成，但不影響著絲粒的正常分裂
D．通過對細胞中不含染色單體的染色體計數，即可推測DNA復制的次數
解析：選A　細胞中DNA第二次復制完成后，每條染色體中都有一條染色單體中的DNA帶有3H標記，所以每個細胞都帶有3H標記，B正確；1個DNA分子復制n次，形成的DNA分子數是2n，不含染色單體時一條染色體上含有一個DNA分子，因此通過對細胞中不含染色單體的染色體計數，可推測DNA復制的次數，D正確。
6．如圖表示采用同位素示蹤技術和離心處理來探究DNA復制方式的過程圖解，下列說法錯誤的是(　 )
A．圖中輕帶表示14N/14N的DNA分子
B．本實驗證明DNA的復制方式為半保留復制
C．若將DNA雙鏈分開來離心，則b、c兩組實驗結果都是得到兩個條帶
D．細菌繁殖四代后取樣提取DNA，離心后的條帶類型及數量與繁殖兩代后的提取離心結果不同
解析：選D　由于15N與14N的原子量不同，形成DNA的相對分子質量不同，因此圖中輕帶表示14N/14N的DNA分子，A正確；細菌繁殖四代后取樣提取DNA離心后的條帶類型與繁殖兩代后的提取離心結果相同，均為中帶和輕帶，D錯誤。
7．取一個含有一對同源染色體的受精卵，讓其在含被3H 標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養基中完成一次細胞分裂，然后在不含放射性標記的培養基中繼續完成一次細胞分裂。下列敘述錯誤的是(　 )
A．第一次細胞分裂中，細胞內放射性迅速升高的時期在分裂間期
B．第一次細胞分裂結束后，每個子細胞中都有一半的染色體被標記
C．第二次細胞分裂的中期，每條染色體中僅有一條單體被標記
D．第二次細胞分裂結束后，毎個子細胞中含3H的染色體數目可能不同
解析：選B　胸腺嘧啶是合成DNA的原料，而DNA的復制發生在分裂間期，因此第一次分裂過程中，細胞內放射性迅速升高的時期是分裂間期，A正確；第一次分裂完成后，每個子細胞中所有染色體都被標記，B錯誤；第一次分裂完成時，每個子細胞的染色體都被標記，第二次分裂的后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分開并隨機移向兩極，因此完成兩次分裂后，每個子細胞中含標記的染色體數目不一定相同，D正確。
8．如圖為T2噬菌體感染大腸桿菌后，大腸桿菌內放射性RNA與T2噬菌體DNA及大腸桿菌DNA的雜交結果。下列敘述錯誤的是(　 )
A．可在培養基中加入3H尿嘧啶用以標記RNA
B．參與分子雜交的放射性RNA為相應DNA的轉錄產物
C．第0 min時，與DNA雜交的RNA來自T2噬菌體及大腸桿菌的轉錄
D．隨著感染時間增加，噬菌體DNA的轉錄增加，細菌基因活動受到抑制
解析：選C　尿嘧啶是RNA特有的堿基，可以用3H尿嘧啶標記RNA，A正確；RNA能與DNA雜交，那RNA一定為相應DNA的轉錄產物，B正確；在第0 min時，大腸桿菌還沒有感染T2噬菌體，所以在大腸桿菌體內不存在T2噬菌體的DNA，其也不會轉錄，C錯誤；從圖中可以看出，隨著感染時間增加和T2噬菌體DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來越高，說明噬菌體DNA的轉錄增加，而和大腸桿菌DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來越低，說明其轉錄受到抑制，D正確。
9．下圖表示利用大腸桿菌探究DNA復制方式的實驗，下列敘述正確的是(　 )
A．可用噬菌體代替大腸桿菌進行上述實驗
B．可用(NH4)SO4、(NH4)SO4分別代替15NH4Cl、14NH4Cl進行上述實驗
C．試管③中b帶的DNA的兩條鏈均含有14N
D．僅比較試管②和③的結果不能證明DNA復制方式為半保留復制
解析：選D　噬菌體是病毒，不能用普通培養基培養，因此不能用噬菌體代替大腸桿菌進行上述實驗，A錯誤；S不是DNA的特征元素，因此不能用含有標記S的化合物代替15NH4Cl、14NH4Cl進行上述實驗，B錯誤；試管③中a帶的DNA的兩條鏈均含有14N，而b帶的DNA的一條鏈含有14N、一條鏈含有15N，C錯誤。
10．取自某生物(2n＝8)的一個原始生殖細胞，先用15N標記其8條雙鏈DNA，之后置于含14N的培養基中培養，得到了4個子細胞。檢測它們的放射性。下列推斷錯誤的是(　 )
A．該原始生殖細胞培養期間完成了兩次有絲分裂或一次完整的減數分裂過程
B．若進行有絲分裂，則4個子細胞中含15N的染色體的子細胞的比例一定是50%
C．若進行減數分裂，則減數分裂Ⅱ后期每個細胞中含14N的染色體均為8條
D．若細胞分裂過程中發生了基因重組，則4個子細胞中的每條染色體一定都含15N
解析：選B　第一次有絲分裂結束后形成的2個子細胞中的染色體均被標記。第二次有絲分裂，DNA分子復制后，每條染色體中1個DNA分子為15N/14N，1個DNA分子為14N/14N。分裂結束后形成的4個子細胞均含有8條染色體，含有15N/14N的染色體數為0～8，則4個子細胞中含15N的染色體的子細胞的比例是50%或75%或100%，B錯誤；若進行減數分裂，DNA分子只復制一次，減數分裂Ⅱ后期每個細胞含有8條染色體，每條染色體的DNA分子均是15N/14N，C正確；若細胞分裂過程中發生了基因重組，則細胞進行減數分裂。減數分裂只復制一次，連續分裂兩次，形成的4個子細胞中的染色體均是15N/14N，D正確。
11．科研工作者做噬菌體侵染細菌的實驗時，分別用同位素32P、35S、18O和14C對噬菌體以及大腸桿菌成分做了如下標記。請回答下列問題：
標記對象 第一組 第二組 第三組
噬菌體成分 用35S標記 未標記 用14C標記
大腸桿菌成分 用32P標記 用18O標記 未標記
(1)第二組實驗中，子代噬菌體蛋白質外殼中存在的氧元素是________。一般地說，第三組實驗中，子代噬菌體的DNA中________________(填“一定含有”“一定不含有”或“不一定含有”)14C。
(2)假設在第一組實驗中，噬菌體DNA在細菌體內復制了三次，那么從細菌體內釋放出的子代噬菌體中含有32P的噬菌體和35S的噬菌體分別占子代噬菌體總數的____________。
(3)第二組與第三組實驗經過一段時間培養后離心，檢測到放射性的主要部位分別是_________、__________。
(4)若第一組和第三組的噬菌體標簽脫落，無法辨別，請設計實驗進行鑒別，寫出實驗設計思路：______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)第二組實驗中，子代噬菌體的原料來自大腸桿菌，所以子代噬菌體的蛋白質外殼中存在的氧元素是18O。一般地說，第三組實驗中，子代噬菌體的DNA中不一定含有14C，只有少量子代噬菌體含原噬菌體DNA的一條鏈。(2)假設在第一組實驗中，噬菌體DNA在細菌體內復制了三次，由于大腸桿菌用32P標記，而用35S標記的噬菌體蛋白質外殼沒有進入大腸桿菌體內，所以從細菌體內釋放出的子代噬菌體中含有32P的噬菌體和35S的噬菌體分別占子代噬菌體總數的100%、0。(3)第二組與第三組實驗經過一段時間培養后離心，檢測到放射性的主要部位分別是沉淀物、沉淀物和上清液。(4)若第一組和第三組的噬菌體標簽脫落，無法辨別，可設計如下實驗進行鑒別：讓第一組和第三組的噬菌體分別侵染未標記的大腸桿菌，保溫、離心，比較沉淀物中放射性強度大小，放射性強度很低的是第一組噬菌體，放射性強度較高的是第三組噬菌體。
答案：(1)18O　不一定含有　(2)100%、0　(3)沉淀物　沉淀物和上清液　(4)讓第一組和第三組的噬菌體分別侵染未標記的大腸桿菌，保溫、離心，比較沉淀物中放射性強度大小，放射性強度很低的是第一組噬菌體，放射性強度較高的是第三組噬菌體

展開更多......

收起↑