資源簡介

(共50張PPT)
第六單元　基因的本質和表達
實驗探究系列　4.實驗技術在生物學實驗中的應用
探究1 同位素標記技術
01
(2020·山東等級考模擬)雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結構如圖所示。已知ddNTP按堿基互補配對的方式加到正在復制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學要通過PCR技術獲得被32P標記且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段。在反應管中已經有單鏈模板、引物、DNA聚合酶和相應的緩沖液等，還需要加入下列哪些原料(　　)
①dGTP、dATP、dTTP、dCTP
②dGTP、dATP、dTTP
③α位32P標記的ddCTP
④γ位32P標記的ddCTP
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
A　解析：據題意可知，此題PCR的目的有二，一是獲得被P標記且以堿基“C”為末端的DNA片段，二是不同長度的子鏈DNA片段。若實現第一個目的，需要α位32P標記的ddCTP，因為ddCTP在脫去2個磷酸基團為PCR過程提供能量的同時，剩下的部分作為DNA合成的原料，終止子鏈的延長；若實現第二個目的，則還需提供dGTP、dATP、dTTP、dCTP，即四種合成DNA的原料均需提供，因為若缺少dCTP，合成子鏈時，第一次利用堿基“C”時，PCR就終止，得到的DNA片段是一樣長的，得不到不同長度的DNA片段。故選A。
【思維構建】
審題指導　(1)ddNTP能夠使正在復制的DNA子鏈延伸終止。
(2)要得到被32P標記的以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段。
(3)PCR技術合成DNA的原料是dNTP。
1．相關原理
同位素標記法是用示蹤元素標記化合物，以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。生物學上經常使用的同位素是C、H、O、N、P和S等的同位素，其中18O、15N沒有放射性。正確選取上述相關元素用同位素加以標記，讓它們一起運動、遷移，再用探測儀器進行追蹤，就可知道示蹤元素通過什么路徑、運動到哪里以及分布如何。
2．高中階段的同位素標記應用匯總
研究方向 標記元素或物質 結果
分泌蛋白的 合成和分泌 3H標記的亮氨酸 分泌蛋白的合成及運輸方向為核糖體→內質網→高爾基體→細胞膜
光合作用中元素 (原子)的轉移 18O標記H2O和CO2 證明光合作用釋放的O2全部來自H2O
14C標記CO2 探明了CO2中碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑
研究方向 標記元素或物質 結果
噬菌體侵染細菌的實驗 35S和32P分別標記噬菌體的蛋白質外殼和DNA 證明DNA是噬菌體的遺傳物質
DNA復制方式 15N標記DNA雙鏈(原料為14N) 證明DNA的復制是以半保留的方式進行的
生長素的極性運輸 14C標記生長素 說明植物生長素只能從形態學上端運輸到形態學下端
基因工程中目的基因的檢測與鑒定 同位素標記的含目的基因的DNA片段 根據是否出現雜交帶，判斷目的基因是否導入受體細胞，或是否轉錄出mRNA
1．(2021·江西南昌模擬)下列有關科學家的研究方法及結論的敘述中，錯誤的是(　　)
A．格里菲思肺炎鏈球菌實驗和赫爾希、蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗的思路都是將DNA與蛋白質分開，分別單獨、直接地觀察它們各自的作用
B．卡爾文用14C標記的CO2供應小球藻進行光合作用，探明了暗反應中碳的轉移途徑
C．科學家向豚鼠胰腺腺泡細胞中注射3H標記的亮氨酸，揭示了分泌蛋白的合成與分泌過程
D．恩格爾曼利用好氧細菌和水綿進行局部曝光和完全曝光的實驗，證明了葉綠體是進行光合作用的場所
A　解析：艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗和赫爾希、蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗的思路都是將DNA與蛋白質分開，分別單獨、直接地觀察它們各自的作用，A錯誤；卡爾文等用14C標記的CO2供應小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，最終探明了CO2中的碳元素在光合作用的暗反應中轉化為有機物中的碳的轉移途徑，B正確；科學家在探究分泌蛋白的合成、分泌途徑時，用3H標記的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡細胞中，追蹤不同時間放射性元素在細胞中的分布情況，揭示了分泌蛋白的合成與分泌過程，C正確；恩格爾曼將載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在黑暗、無空氣的環境中，用極細光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射的部位集中，如果臨時裝片暴露在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光部位，證明了O2是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所，D正確。
2．(2021·福建廈門雙十中學檢測)14N 和15N 是 N 元素的兩種穩定同位素，含15N的DNA比含14N的 DNA 密度大。為探究 DNA 復制的方式，科學家先用含有 15NH4Cl的培養液培養大腸桿菌，繁殖若干代得到的大腸桿菌，其 DNA 幾乎都被15N 標記；再將大腸桿菌轉移到含有 14NH4Cl 的普通培養液中培養。收集不同時期的大腸桿菌，提取 DNA 并進行離心處理，離心后試管中DNA 的位置如圖所示。下列推測不合理的是(　　)
A．子代DNA的兩條鏈可能都含有 15N
B．1 號帶中的DNA的氮元素都是 14N
C．實驗結果證明DNA的復制方式為半保留復制
D．3 號帶的 DNA 為親代大腸桿菌的 DNA
A　解析：由于DNA的復制方式為半保留復制，培養液中含有14NH4Cl，所以子代DNA的兩條鏈不可能都含有15N，A錯誤；1號帶中的DNA的氮元素都是14N，相對質量最輕，離心后分布在試管上端，B正確；2號帶位于試管中部，說明DNA分子的一條鏈含14N，另一條鏈含15N，證明了DNA的復制方式為半保留復制，C正確；3號帶分布在試管的下端，說明DNA分子的兩條鏈都含15N，為親代大腸桿菌的DNA，D正確。
探究2 離心技術
02
將細胞膜破壞后形成勻漿，將勻漿放入離心管中，用高速離心機進行差速離心，分離細胞核與線粒體的正確方法應是(　　)
A．首先是高速離心，分離出細胞核，然后是低速離心，分離出線粒體
B．首先是低速離心，分離出細胞核，然后是高速離心，分離出線粒體
C．首先是高速離心，分離出線粒體，然后是低速離心，分離出細胞核
D．離心速度不變，線粒體在沉淀物中，細胞核在上清液中
B　解析：細胞結構越小，離心時需要的速度越高。由于細胞核的體積和質量遠大于線粒體，故需先低速離心分離出細胞核，再高速離心分離出線粒體。
【思維構建】
審題指導　(1)離心時先是低速離心，后是高速離心。
(2)離心時密度大的物質(或結構)處于離心管的下部，密度小的物質(或結構)位于離心管的上清液中。
1．離心技術是現代生物學技術中常用的一種方法，常用于細胞、血清、蛋白質、核酸及細胞亞顯微結構的分離、提純或濃縮等。
(1)差速離心法。差速離心法常用于分離細胞勻漿中的各種細胞器。一般先將細胞(組織)打碎，然后在低溫下離心，隨著離心速度的增加，越來越小的顆粒就會沉淀下來。
(2)密度梯度區帶離心法。密度梯度區帶離心法是將樣品加在惰性梯度介質中進行離心沉降或沉降平衡，在一定的離心力下把顆粒分配到梯度中的某些特定位置上，形成不同區帶的分離方法。
2．高中生物學教材中幾處涉及離心技術的內容
(1)分離細胞勻漿中的各種細胞成分。
(2)噬菌體侵染細菌的實驗和研究。
(3)證明DNA的半保留復制的實驗需要將同位素示蹤法與離心技術相結合。
1．將鼠的肝細胞磨碎，進行差速離心(即將細胞勻漿放在離心管中，先進行低速離心，使較大顆粒形成沉淀；再用高速離心沉淀上清液中的小顆粒物質，從而將細胞不同的結構逐級分開)，結果如下圖所示。在S1～S4及P1～P4中，進行有氧呼吸的細胞器應分布在(　　)
A．S2 B．S3
C．P2 D．P4
C　解析：分析圖中各種成分可推測，P1為細胞核、細胞骨架，則上清液S1為各種細胞器；P2為棒狀顆粒，應為細胞器中的線粒體，則上清液S2為除線粒體以外的細胞器；P3中含小泡，則為除線粒體外的有膜細胞器，上清液S3為無膜細胞器；P4為粒狀小體，應為核糖體，上清液S4為剩余的其他細胞器(如中心體)。其中，含有線粒體的成分為S1和P2，因此，進行有氧呼吸的細胞器應分布在S1和P2中。
2．實驗一：從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA，混合后放在100 ℃條件下進行熱變性處理，然后進行密度梯度離心再測定離心管中混合的DNA單鏈含量，結果如圖a所示。
實驗二：將含15N的大腸桿菌轉移到含14NH4Cl的培養液中，繁殖一代后提取子代大腸桿菌的DNA(F1DNA)，將F1DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，離心管中出現的兩個條
帶對應圖b中的兩個峰。
下列有關分析正確的是(　　)
A．圖b結果證明了DNA的復制方式為半保留復制
B．若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現一個條帶
C．若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現兩個條帶
D．若實驗二繁殖兩代，將F2DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，則離心管中只出現一個條帶
B　解析：依靠圖b結果不能證明DNA的復制方式為半保留復制，A錯誤。根據半保留復制的特點，第一代的2個DNA分子都應一條鏈含15N，一條鏈含14N，若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現一個條帶，B正確，C錯誤。若實驗二繁殖兩代，第二代的4個DNA分子，有兩個是一條鏈含15N，一條鏈含14N，另外兩個是兩條鏈都含14N。將F2DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，則離心管中出現兩種條帶，即14N條帶和15N條帶，D錯誤。
探究3 電泳技術
03
(2020·山東卷改編)下圖表示甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測的結果。檢測過程中用限制酶處理相關基因得到大小不同的片段后進行電泳，電泳結果中的條帶表示檢出的特定長度的酶切片段，數字表示堿基對的數目。下列說法錯誤的是(　　)
A．甲病的致病基因位于常染色體上，乙病的致病基因位于X染色體上
B．甲病可能由正常基因發生堿基對的替換導致，替換后的序列不能被MstⅡ識別
C．乙病可能由正常基因上的兩個BamHⅠ 識別序列之間發生堿基對的缺失導致
D．Ⅱ4不攜帶致病基因、Ⅱ8攜帶致病基因，兩者均不患待測遺傳病
A　解析：分析甲病，“無中生有為隱性，隱性遺傳看女病，父子都病是伴性”，據此可推出，甲病為常染色體隱性遺傳病。設相關基因用A、a表示，則Ⅰ1、Ⅰ2基因型均為Aa，Ⅱ3基因型為aa，結合電泳結果，堿基對數目為1 350的條帶對應的是a基因，而A基因能被MstⅡ切割成堿基對數目為1 150、200的兩個片段。分析乙病，根據家系圖是無法判斷遺傳方式的，由電泳結果可判斷Ⅰ5、Ⅱ8是雜合子，Ⅰ6、Ⅱ7是純合子，說明乙病可能是常染色體隱性遺傳病，也可能是XY同源區段上的隱性遺傳病。根據上述分析可知，甲病為常染色體隱性遺傳病，乙病可能是常染色體隱性遺傳病，也可能是XY同源區段上的隱性遺傳病，A錯誤；甲病可能
是由A基因突變為a基因所致，根據上述分析，A基因可以被MstⅡ切割，a基因不能被MstⅡ切割，說明突變后的基因不能被MstⅡ識別，B正確；乙病家系的電泳結果顯示，正常個體Ⅰ5的基因可被BamHⅠ切割成堿基對數目為1.0×104、1.4×104的兩種條帶，患者Ⅰ6、Ⅱ7的基因只被BamHⅠ切割成堿基對數目為1.0×104的一種條帶，這說明堿基對數目為1.0×104的條帶對應的是致病基因，堿基對數目為1.4×104的條帶對應的是正常基因，所以乙病可能由正常基因上的兩個BamH Ⅰ識別序列之間發生堿基對的缺失導致，C正確；根據甲、乙病家系的電泳結果可知，Ⅱ4個體只含有A基因，不患待測遺傳病，Ⅱ8個體為雜合子，也不患待測遺傳病，D正確。
【思維構建】
審題指導　甲病家系：根據系譜圖分析，該病為常染色體隱性遺傳病。
乙病家系：從家系圖譜及電泳圖分析，乙病可能為常染色體隱性遺傳病，致病基因也可能位于XY染色體的同源區段上。
電泳是指帶電粒子在電場作用下，向與其攜帶電荷相反的電極遷移的過程。瓊脂糖是從紅色海藻中提取的多糖聚合物，加熱熔化后再冷卻能凝結形成凝膠。核酸是帶有負電的生物大分子，在電場作用下會向正電極遷移。在電場強度一定時，核酸分子越大，遷移速率越慢。凝膠電泳是分離、鑒定、純化核酸和蛋白質的常用方法。DNA標準溶液(marker)是一組已知長度和含量的標準DNA片段混合物，在電泳中用作確定DNA片段長度的參照物。
1．下表列出了某一家庭五個成員的DNA電泳結果簡化圖譜，其中“—”表示有相應的標記基因。不考慮基因突變，下列相關敘述錯誤的是(　　)
基因標記 母親 父親 女兒1 女兒2 兒子
Ⅰ — — —
Ⅱ — —
Ⅲ — — —
Ⅳ — —
Ⅴ — —
A．基因Ⅲ和Ⅴ可能位于同一條X染色體上
B．基因Ⅱ和Ⅳ可能位于同一條染色體上
C．基因Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ可能位于常染色體上
D．基因Ⅲ和Ⅴ不可能位于Y染色體上
A　解析：據表格內容可知，基因Ⅲ只有父親有，而母親沒有，且父親的基因Ⅲ遺傳給了女兒，沒有遺傳給兒子，則基因Ⅲ很有可能位于X染色體上；基因Ⅴ母親沒有，而父親有，父親的基因Ⅴ遺傳給了女兒1，而沒有遺傳給女兒2，說明基因Ⅴ不可能位于Y染色體上，也不可能位于X染色體上，最可能位于常染色體上，A錯誤。分析表中信息，基因Ⅱ和基因Ⅳ的遺傳情況一致，說明基因Ⅱ與基因Ⅳ最可能位于同一條染色體上，B正確。基因Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ父親沒有，而他的兩個女兒中，有的有基因Ⅰ，有的有基因Ⅱ和Ⅳ，說明這3個基因可能位于常染色體上，C正確。基因Ⅲ和Ⅴ都是父親有，而兒子沒有，因此基因Ⅲ和Ⅴ不可能位于Y染色體上，D正確。
2．兩個家庭中出現的甲、乙兩種單基因遺傳病中有一種為伴性遺傳病，Ⅱ9患病情況未知。對相關個體的DNA酶切后再進行電泳，可以將不同類型的基因分離。現對部分個體進行檢測，結果如下圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A．乙病一定為伴X染色體顯性遺傳病
B．若對Ⅰ2的DNA進行酶切和電泳，結果和Ⅰ4一樣
C．若Ⅱ6與Ⅱ7婚配，后代同時患兩種遺傳病的概率為1/36
D．若對Ⅱ9的DNA進行酶切和電泳，可得到3種或4種條帶
C　解析：據圖分析，Ⅰ3和Ⅰ4不患甲病，生有患甲病的女兒Ⅱ8，可知甲病為常染色體隱性遺傳病；Ⅰ1和Ⅰ2號患乙病，Ⅰ5不患乙病，故乙病為顯性遺傳病，根據題意可知，乙病一定為伴X染色體顯性遺傳病，A正確。假設控制乙病的基因為B、b，控制甲病的基因為A、a，進一步分析家系圖可知，Ⅰ1基因型為AaXBXb、Ⅰ2基因型為AaXBY、Ⅰ3基因型為AaXbXb、Ⅰ4基因型為AaXBY，故Ⅰ2和Ⅰ4的基因型相同，都為AaXBY，若對Ⅰ2的DNA進行酶切和電泳，結果和Ⅰ4一樣，B正確。由以上分析可知，Ⅱ6的基因型及概率為1/3AA、2/3Aa、1/2XBXB、1/2XBXb，Ⅱ7的基因型及概率為1/3AA、2/3Aa、
XbY，若Ⅱ6與Ⅱ7婚配，則生出患兩病孩子的概率為2/3×2/3×1/4×(1－1/4)＝1/12，C錯誤。根據Ⅰ1、Ⅰ3、Ⅰ4的基因型和電泳圖可知，基因類型1、2分別表示A、a基因，基因類型3表示B基因，基因類型4表示b基因，由Ⅰ3和Ⅰ4的基因型可推知Ⅱ9的乙病相關基因型為XBXb，由于Ⅱ9的患病情況未知，所以她的甲病相關基因型可能為AA或Aa或aa，因此若對Ⅱ9的DNA進行酶切和電泳，可得到3種或4種條帶，D正確。
探究4 熒光標記法
04
(2021·重慶南開中學質量檢測)某雄蝗蟲的基因型為AaXBY，用3種不同顏色的熒光素分別標記該蝗蟲一個初級精母細胞中的A、a、B基因，再檢測減數分裂各時期細胞的熒光標記。下列判斷不正確的是(　　)
A．減數分裂Ⅰ后期細胞中存在3種顏色熒光點
B．減數分裂Ⅰ產生的兩個子細胞中均有3個熒光點
C．減數分裂Ⅱ后期一個細胞中的熒光點數可能有2和4兩種情況
D．減數分裂Ⅱ后期可能出現一個細胞中有3種顏色熒光點
B　解析：精原細胞的基因型為AaXBY，熒光標記后，3種熒光標記各一個；經過復制形成的初級精母細胞中含有2個A，2個a，2個B，故每種熒光標記各2個。減數分裂Ⅰ后期染色體還沒進入兩個細胞，細胞中存在3種顏色熒光點，A正確；正常情況下，減數分裂Ⅰ后期移向同一極的染色體會含有2個A和Y、2個a和2個B，或者2個a和Y、2個A和2個B，可能出現1種顏色的2個熒光點或2種顏色的4個熒光點，B錯誤；由于減數分裂Ⅰ完成時細胞內有1種顏色的2個熒光點或2種顏色的4個熒光點，故減數分裂Ⅱ后期一個細胞中的熒光點數可能有2和4兩種情況，C正確；若A與a所在的染色體片段發生交換，則次級精母細胞中可能同時出現1個A和1個a及2個B，可出現3種顏色的4個熒光位點，D正確。
【思維構建】
審題指導　題干信息：用3種不同顏色的熒光素分別標記該蝗蟲一個初級精母細胞中的A、a、B基因，再檢測減數分裂各時期細胞的熒光標記。
熒光點數目變化：位于DNA分子上的基因隨DNA分子的復制而數目增加。
熒光點去向變化：隨減數分裂Ⅰ后期同源染色體分離，位于同源染色體上的不同顏色熒光點分離；隨減數分裂Ⅱ姐妹染色單體分離，位于姐妹染色單體上的相同顏色熒光點分離。
1．熒光標記法的區別
常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種。
(1)綠色熒光蛋白(GFP)常用的是來源于發光水母的一種功能獨特的蛋白質，藍光或近紫外光照射，發射綠色熒光。
(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射紅色熒光。
2．高中生物學教材中用到的熒光標記法
(1)“熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗”：這一實驗有力地證明了細胞膜具有一定流動性的結構特點。
(2)通過現代分子生物學技術，運用熒光標記的手段，可以很直觀地觀察到某一基因在染色體上的位置。
1．(2021·湖北十堰期末)T/t和B/b基因分別位于果蠅的常染色體和X染色體上，現已知基因tt純合時雌果蠅會性逆轉成雄果蠅。為了區分某雄果蠅是否由性逆轉形成，研究小組用黃色熒光標記T/t，用綠色熒光標記B/b，在顯微鏡下觀察。下列所選觀察時期及其對應的熒光數量正確且能夠達到目的的是(　　)
A．觀察減數分裂Ⅰ后期，若某細胞中出現2個黃色熒光點、4個綠色熒光點，則該雄果蠅為性逆轉形成的
B．觀察減數分裂Ⅰ后期，若某細胞中出現4個黃色熒光點、4個綠色熒光點，則該雄果蠅為性逆轉形成的
C．觀察減數分裂Ⅱ后期，若某細胞中出現2個黃色熒光點、2個綠色熒光點，則該雄果蠅為性逆轉形成的
D．觀察減數分裂Ⅱ后期，若某細胞中出現1個黃色熒光點、1個綠色熒光點，則該雄果蠅為性逆轉形成的
B　解析：T/t位于果蠅的常染色體上，無論該果蠅是否為性逆轉形成的，在減數分裂Ⅰ后期，細胞中都含有4個該基因(4個黃色熒光點)，在減數分裂Ⅱ后期，細胞中都含有2個該基因(2個黃色熒光點)；性逆轉形成的雄果蠅(tt)的體細胞中含有2個B/b基因，在減數分裂Ⅰ后期，細胞中含有4個該基因(4個綠色熒光點)，減數分裂Ⅱ后期，細胞中含有2個該基因(2個綠色熒光點)。因此觀察減數分裂Ⅰ后期，若細胞中出現4個黃色熒光點、4個綠色熒光點，則該雄果蠅是性逆轉形成的，A錯誤，B正確；觀察減數分裂Ⅱ后期，若細胞中出現2個黃色熒光點、2個綠色熒光點，不能說明是否是性逆轉形成的，C、D錯誤。
2．長期以來，關于DNA復制過程中是DNA聚合酶在移動還是DNA鏈在移動，一直存在爭論：一種觀點認為是DNA聚合酶沿著DNA鏈移動；另一種觀點則認為是DNA鏈在移動，而DNA聚合酶相對穩定不動。科學家給枯草芽孢桿菌的DNA聚合酶標上綠色熒光，在不同條件下培養，觀察熒光在細胞中的分布，發現綠色熒光只分布在細胞中固定的位點，位點個數如下表所示。下列說法錯誤的是(　　)
組別 營養物 含有下列熒光位點個數的細胞比例/% 0 1 2 3 4
① 琥珀酸鹽 24 56 19 0.08 ＜0.08
② 葡萄糖 3 43 41 9 3.6
③ 葡萄糖＋氨基酸 2 33 32 22 10
A．DNA復制過程需要脫氧核苷酸為原料，并消耗能量
B．DNA聚合酶只能以DNA單鏈為模板合成其互補鏈
C．上述實驗結果中綠色熒光的分布情況支持第二種觀點
D．根據結果可推測枯草芽孢桿菌的分裂速度：①＜③＜②
D　解析：DNA的基本組成單位為脫氧核糖核苷酸，故DNA復制過程需要脫氧核苷酸為原料，并消耗能量，A正確；DNA復制為半保留復制，以DNA的每條鏈為模板合成堿基互補的子鏈，所以DNA聚合酶只能以DNA單鏈為模板合成其互補鏈，B正確；科學家給枯草芽孢桿菌的DNA聚合酶標上綠色熒光，在不同條件下培養，觀察熒光在細胞中的分布，發現綠色熒光只分布在細胞中固定的位點，說明DNA復制時是DNA鏈在移動，而DNA聚合酶相對穩定不動，即支持第二種觀點，C正確；DNA復制時需要DNA聚合酶的催化，不含熒光點的細胞比例越小，含有熒光點的細胞比例越大，說明細胞分裂越旺盛，根據表格數據可推測，枯草芽孢桿菌的分裂速度為①＜②＜③，D錯誤。實驗探究系列 4.實驗技術在生物學實驗中的應用
同位素標記技術
(2020·山東等級考模擬)雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結構如圖所示。已知ddNTP按堿基互補配對的方式加到正在復制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學要通過PCR技術獲得被32P標記且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段。在反應管中已經有單鏈模板、引物、DNA聚合酶和相應的緩沖液等，還需要加入下列哪些原料(　　)
①dGTP、dATP、dTTP、dCTP
②dGTP、dATP、dTTP
③α位32P標記的ddCTP
④γ位32P標記的ddCTP
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
A　解析：據題意可知，此題PCR的目的有二，一是獲得被P標記且以堿基“C”為末端的DNA片段，二是不同長度的子鏈DNA片段。若實現第一個目的，需要α位32P標記的ddCTP，因為ddCTP在脫去2個磷酸基團為PCR過程提供能量的同時，剩下的部分作為DNA合成的原料，終止子鏈的延長；若實現第二個目的，則還需提供dGTP、dATP、dTTP、dCTP，即四種合成DNA的原料均需提供，因為若缺少dCTP，合成子鏈時，第一次利用堿基“C”時，PCR就終止，得到的DNA片段是一樣長的，得不到不同長度的DNA片段。故選A。
【思維構建】
審題指導　(1)ddNTP能夠使正在復制的DNA子鏈延伸終止。
(2)要得到被32P標記的以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段。
(3)PCR技術合成DNA的原料是dNTP。
1．相關原理
同位素標記法是用示蹤元素標記化合物，以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。生物學上經常使用的同位素是C、H、O、N、P和S等的同位素，其中18O、15N沒有放射性。正確選取上述相關元素用同位素加以標記，讓它們一起運動、遷移，再用探測儀器進行追蹤，就可知道示蹤元素通過什么路徑、運動到哪里以及分布如何。
2．高中階段的同位素標記應用匯總
研究方向 標記元素或物質 結果
分泌蛋白的 合成和分泌 3H標記的亮氨酸 分泌蛋白的合成及運輸方向為核糖體→內質網→高爾基體→細胞膜
光合作用中元素 (原子)的轉移 18O標記H2O和CO2 證明光合作用釋放的O2全部來自H2O
14C標記CO2 探明了CO2中碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑
噬菌體侵染細菌的實驗 35S和32P分別標記噬菌體的蛋白質外殼和DNA 證明DNA是噬菌體的遺傳物質
DNA復 制方式 15N標記DNA雙鏈(原料為14N) 證明DNA的復制是以半保留的方式進行的
生長素的極性運輸 14C標記生長素 說明植物生長素只能從形態學上端運輸到形態學下端
基因工程中目的基因的檢測與鑒定 同位素標記的含目的基因的DNA片段 根據是否出現雜交帶，判斷目的基因是否導入受體細胞，或是否轉錄出mRNA
1．(2021·江西南昌模擬)下列有關科學家的研究方法及結論的敘述中，錯誤的是(　　)
A．格里菲思肺炎鏈球菌實驗和赫爾希、蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗的思路都是將DNA與蛋白質分開，分別單獨、直接地觀察它們各自的作用
B．卡爾文用14C標記的CO2供應小球藻進行光合作用，探明了暗反應中碳的轉移途徑
C．科學家向豚鼠胰腺腺泡細胞中注射3H標記的亮氨酸，揭示了分泌蛋白的合成與分泌過程
D．恩格爾曼利用好氧細菌和水綿進行局部曝光和完全曝光的實驗，證明了葉綠體是進行光合作用的場所
A　解析：艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗和赫爾希、蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗的思路都是將DNA與蛋白質分開，分別單獨、直接地觀察它們各自的作用，A錯誤；卡爾文等用14C標記的CO2供應小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，最終探明了CO2中的碳元素在光合作用的暗反應中轉化為有機物中的碳的轉移途徑，B正確；科學家在探究分泌蛋白的合成、分泌途徑時，用3H標記的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡細胞中，追蹤不同時間放射性元素在細胞中的分布情況，揭示了分泌蛋白的合成與分泌過程，C正確；恩格爾曼將載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在黑暗、無空氣的環境中，用極細光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射的部位集中，如果臨時裝片暴露在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光部位，證明了O2是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所，D正確。
2．(2021·福建廈門雙十中學檢測)14N 和15N 是 N 元素的兩種穩定同位素，含15N的DNA比含14N的 DNA 密度大。為探究 DNA 復制的方式，科學家先用含有 15NH4Cl的培養液培養大腸桿菌，繁殖若干代得到的大腸桿菌，其 DNA 幾乎都被15N 標記；再將大腸桿菌轉移到含有 14NH4Cl 的普通培養液中培養。收集不同時期的大腸桿菌，提取 DNA 并進行離心處理，離心后試管中DNA 的位置如圖所示。下列推測不合理的是(　　)
A．子代DNA的兩條鏈可能都含有 15N
B．1 號帶中的DNA的氮元素都是 14N
C．實驗結果證明DNA的復制方式為半保留復制
D．3 號帶的 DNA 為親代大腸桿菌的 DNA
A　解析：由于DNA的復制方式為半保留復制，培養液中含有14NH4Cl，所以子代DNA的兩條鏈不可能都含有15N，A錯誤；1號帶中的DNA的氮元素都是14N，相對質量最輕，離心后分布在試管上端，B正確；2號帶位于試管中部，說明DNA分子的一條鏈含14N，另一條鏈含15N，證明了DNA的復制方式為半保留復制，C正確；3號帶分布在試管的下端，說明DNA分子的兩條鏈都含15N，為親代大腸桿菌的DNA，D正確。
離心技術
將細胞膜破壞后形成勻漿，將勻漿放入離心管中，用高速離心機進行差速離心，分離細胞核與線粒體的正確方法應是(　　)
A．首先是高速離心，分離出細胞核，然后是低速離心，分離出線粒體
B．首先是低速離心，分離出細胞核，然后是高速離心，分離出線粒體
C．首先是高速離心，分離出線粒體，然后是低速離心，分離出細胞核
D．離心速度不變，線粒體在沉淀物中，細胞核在上清液中
B　解析：細胞結構越小，離心時需要的速度越高。由于細胞核的體積和質量遠大于線粒體，故需先低速離心分離出細胞核，再高速離心分離出線粒體。
【思維構建】
審題指導　(1)離心時先是低速離心，后是高速離心。
(2)離心時密度大的物質(或結構)處于離心管的下部，密度小的物質(或結構)位于離心管的上清液中。
1．離心技術是現代生物學技術中常用的一種方法，常用于細胞、血清、蛋白質、核酸及細胞亞顯微結構的分離、提純或濃縮等。
(1)差速離心法。差速離心法常用于分離細胞勻漿中的各種細胞器。一般先將細胞(組織)打碎，然后在低溫下離心，隨著離心速度的增加，越來越小的顆粒就會沉淀下來。
(2)密度梯度區帶離心法。密度梯度區帶離心法是將樣品加在惰性梯度介質中進行離心沉降或沉降平衡，在一定的離心力下把顆粒分配到梯度中的某些特定位置上，形成不同區帶的分離方法。
2．高中生物學教材中幾處涉及離心技術的內容
(1)分離細胞勻漿中的各種細胞成分。
(2)噬菌體侵染細菌的實驗和研究。
(3)證明DNA的半保留復制的實驗需要將同位素示蹤法與離心技術相結合。
1．將鼠的肝細胞磨碎，進行差速離心(即將細胞勻漿放在離心管中，先進行低速離心，使較大顆粒形成沉淀；再用高速離心沉淀上清液中的小顆粒物質，從而將細胞不同的結構逐級分開)，結果如下圖所示。在S1～S4及P1～P4中，進行有氧呼吸的細胞器應分布在(　　)
A．S2 B．S3
C．P2 D．P4
C　解析：分析圖中各種成分可推測，P1為細胞核、細胞骨架，則上清液S1為各種細胞器；P2為棒狀顆粒，應為細胞器中的線粒體，則上清液S2為除線粒體以外的細胞器；P3中含小泡，則為除線粒體外的有膜細胞器，上清液S3為無膜細胞器；P4為粒狀小體，應為核糖體，上清液S4為剩余的其他細胞器(如中心體)。其中，含有線粒體的成分為S1和P2，因此，進行有氧呼吸的細胞器應分布在S1和P2中。
2．實驗一：從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA，混合后放在100 ℃條件下進行熱變性處理，然后進行密度梯度離心再測定離心管中混合的DNA單鏈含量，結果如圖a所示。
實驗二：將含15N的大腸桿菌轉移到含14NH4Cl的培養液中，繁殖一代后提取子代大腸桿菌的DNA(F1DNA)，將F1DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，離心管中出現的兩個條帶對應圖b中的兩個峰。
下列有關分析正確的是(　　)
A．圖b結果證明了DNA的復制方式為半保留復制
B．若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現一個條帶
C．若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現兩個條帶
D．若實驗二繁殖兩代，將F2DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，則離心管中只出現一個條帶
B　解析：依靠圖b結果不能證明DNA的復制方式為半保留復制，A錯誤。根據半保留復制的特點，第一代的2個DNA分子都應一條鏈含15N，一條鏈含14N，若將未進行熱變性處理的F1DNA進行密度梯度離心，則離心管中只出現一個條帶，B正確，C錯誤。若實驗二繁殖兩代，第二代的4個DNA分子，有兩個是一條鏈含15N，一條鏈含14N，另外兩個是兩條鏈都含14N。將F2DNA熱變性處理后進行密度梯度離心，則離心管中出現兩種條帶，即14N條帶和15N條帶，D錯誤。
電泳技術
(2020·山東卷改編)下圖表示甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測的結果。檢測過程中用限制酶處理相關基因得到大小不同的片段后進行電泳，電泳結果中的條帶表示檢出的特定長度的酶切片段，數字表示堿基對的數目。下列說法錯誤的是(　　)
A．甲病的致病基因位于常染色體上，乙病的致病基因位于X染色體上
B．甲病可能由正常基因發生堿基對的替換導致，替換后的序列不能被MstⅡ識別
C．乙病可能由正常基因上的兩個BamHⅠ 識別序列之間發生堿基對的缺失導致
D．Ⅱ4不攜帶致病基因、Ⅱ8攜帶致病基因，兩者均不患待測遺傳病
A　解析：分析甲病，“無中生有為隱性，隱性遺傳看女病，父子都病是伴性”，據此可推出，甲病為常染色體隱性遺傳病。設相關基因用A、a表示，則Ⅰ1、Ⅰ2基因型均為Aa，Ⅱ3基因型為aa，結合電泳結果，堿基對數目為1 350的條帶對應的是a基因，而A基因能被MstⅡ切割成堿基對數目為1 150、200的兩個片段。分析乙病，根據家系圖是無法判斷遺傳方式的，由電泳結果可判斷Ⅰ5、Ⅱ8是雜合子，Ⅰ6、Ⅱ7是純合子，說明乙病可能是常染色體隱性遺傳病，也可能是XY同源區段上的隱性遺傳病。根據上述分析可知，甲病為常染色體隱性遺傳病，乙病可能是常染色體隱性遺傳病，也可能是XY同源區段上的隱性遺傳病，A錯誤；甲病可能是由A基因突變為a基因所致，根據上述分析，A基因可以被MstⅡ切割，a基因不能被MstⅡ切割，說明突變后的基因不能被MstⅡ識別，B正確；乙病家系的電泳結果顯示，正常個體Ⅰ5的基因可被BamHⅠ切割成堿基對數目為1.0×104、1.4×104的兩種條帶，患者Ⅰ6、Ⅱ7的基因只被BamHⅠ切割成堿基對數目為1.0×104的一種條帶，這說明堿基對數目為1.0×104的條帶對應的是致病基因，堿基對數目為1.4×104的條帶對應的是正常基因，所以乙病可能由正常基因上的兩個BamH Ⅰ識別序列之間發生堿基對的缺失導致，C正確；根據甲、乙病家系的電泳結果可知，Ⅱ4個體只含有A基因，不患待測遺傳病，Ⅱ8個體為雜合子，也不患待測遺傳病，D正確。
【思維構建】
審題指導　甲病家系：根據系譜圖分析，該病為常染色體隱性遺傳病。
乙病家系：從家系圖譜及電泳圖分析，乙病可能為常染色體隱性遺傳病，致病基因也可能位于XY染色體的同源區段上。
電泳是指帶電粒子在電場作用下，向與其攜帶電荷相反的電極遷移的過程。瓊脂糖是從紅色海藻中提取的多糖聚合物，加熱熔化后再冷卻能凝結形成凝膠。核酸是帶有負電的生物大分子，在電場作用下會向正電極遷移。在電場強度一定時，核酸分子越大，遷移速率越慢。凝膠電泳是分離、鑒定、純化核酸和蛋白質的常用方法。DNA標準溶液(marker)是一組已知長度和含量的標準DNA片段混合物，在電泳中用作確定DNA片段長度的參照物。
1．下表列出了某一家庭五個成員的DNA電泳結果簡化圖譜，其中“—”表示有相應的標記基因。不考慮基因突變，下列相關敘述錯誤的是(　　)
基因標記 母親 父親 女兒1 女兒2 兒子
Ⅰ — — —
Ⅱ — —
Ⅲ — — —
Ⅳ — —
Ⅴ — —
A．基因Ⅲ和Ⅴ可能位于同一條X染色體上
B．基因Ⅱ和Ⅳ可能位于同一條染色體上
C．基因Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ可能位于常染色體上
D．基因Ⅲ和Ⅴ不可能位于Y染色體上
A　解析：據表格內容可知，基因Ⅲ只有父親有，而母親沒有，且父親的基因Ⅲ遺傳給了女兒，沒有遺傳給兒子，則基因Ⅲ很有可能位于X染色體上；基因Ⅴ母親沒有，而父親有，父親的基因Ⅴ遺傳給了女兒1，而沒有遺傳給女兒2，說明基因Ⅴ不可能位于Y染色體上，也不可能位于X染色體上，最可能位于常染色體上，A錯誤。分析表中信息，基因Ⅱ和基因Ⅳ的遺傳情況一致，說明基因Ⅱ與基因Ⅳ最可能位于同一條染色體上，B正確。基因Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ父親沒有，而他的兩個女兒中，有的有基因Ⅰ，有的有基因Ⅱ和Ⅳ，說明這3個基因可能位于常染色體上，C正確。基因Ⅲ和Ⅴ都是父親有，而兒子沒有，因此基因Ⅲ和Ⅴ不可能位于Y染色體上，D正確。
2．兩個家庭中出現的甲、乙兩種單基因遺傳病中有一種為伴性遺傳病，Ⅱ9患病情況未知。對相關個體的DNA酶切后再進行電泳，可以將不同類型的基因分離。現對部分個體進行檢測，結果如下圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A．乙病一定為伴X染色體顯性遺傳病
B．若對Ⅰ2的DNA進行酶切和電泳，結果和Ⅰ4一樣
C．若Ⅱ6與Ⅱ7婚配，后代同時患兩種遺傳病的概率為1/36
D．若對Ⅱ9的DNA進行酶切和電泳，可得到3種或4種條帶
C　解析：據圖分析，Ⅰ3和Ⅰ4不患甲病，生有患甲病的女兒Ⅱ8，可知甲病為常染色體隱性遺傳病；Ⅰ1和Ⅰ2號患乙病，Ⅰ5不患乙病，故乙病為顯性遺傳病，根據題意可知，乙病一定為伴X染色體顯性遺傳病，A正確。假設控制乙病的基因為B、b，控制甲病的基因為A、a，進一步分析家系圖可知，Ⅰ1基因型為AaXBXb、Ⅰ2基因型為AaXBY、Ⅰ3基因型為AaXbXb、Ⅰ4基因型為AaXBY，故Ⅰ2和Ⅰ4的基因型相同，都為AaXBY，若對Ⅰ2的DNA進行酶切和電泳，結果和Ⅰ4一樣，B正確。由以上分析可知，Ⅱ6的基因型及概率為1/3AA、2/3Aa、1/2XBXB、1/2XBXb，Ⅱ7的基因型及概率為1/3AA、2/3Aa、XbY，若Ⅱ6與Ⅱ7婚配，則生出患兩病孩子的概率為2/3×2/3×1/4×(1－1/4)＝1/12，C錯誤。根據Ⅰ1、Ⅰ3、Ⅰ4的基因型和電泳圖可知，基因類型1、2分別表示A、a基因，基因類型3表示B基因，基因類型4表示b基因，由Ⅰ3和Ⅰ4的基因型可推知Ⅱ9的乙病相關基因型為XBXb，由于Ⅱ9的患病情況未知，所以她的甲病相關基因型可能為AA或Aa或aa，因此若對Ⅱ9的DNA進行酶切和電泳，可得到3種或4種條帶，D正確。
熒光標記法
(2021·重慶南開中學質量檢測)某雄蝗蟲的基因型為AaXBY，用3種不同顏色的熒光素分別標記該蝗蟲一個初級精母細胞中的A、a、B基因，再檢測減數分裂各時期細胞的熒光標記。下列判斷不正確的是(　　)
A．減數分裂Ⅰ后期細胞中存在3種顏色熒光點
B．減數分裂Ⅰ產生的兩個子細胞中均有3個熒光點
C．減數分裂Ⅱ后期一個細胞中的熒光點數可能有2和4兩種情況
D．減數分裂Ⅱ后期可能出現一個細胞中有3種顏色熒光點
B　解析：精原細胞的基因型為AaXBY，熒光標記后，3種熒光標記各一個；經過復制形成的初級精母細胞中含有2個A，2個a，2個B，故每種熒光標記各2個。減數分裂Ⅰ后期染色體還沒進入兩個細胞，細胞中存在3種顏色熒光點，A正確；正常情況下，減數分裂Ⅰ后期移向同一極的染色體會含有2個A和Y、2個a和2個B，或者2個a和Y、2個A和2個B，可能出現1種顏色的2個熒光點或2種顏色的4個熒光點，B錯誤；由于減數分裂Ⅰ完成時細胞內有1種顏色的2個熒光點或2種顏色的4個熒光點，故減數分裂Ⅱ后期一個細胞中的熒光點數可能有2和4兩種情況，C正確；若A與a所在的染色體片段發生交換，則次級精母細胞中可能同時出現1個A和1個a及2個B，可出現3種顏色的4個熒光位點，D正確。
【思維構建】
審題指導　題干信息：用3種不同顏色的熒光素分別標記該蝗蟲一個初級精母細胞中的A、a、B基因，再檢測減數分裂各時期細胞的熒光標記。
熒光點數目變化：位于DNA分子上的基因隨DNA分子的復制而數目增加。
熒光點去向變化：隨減數分裂Ⅰ后期同源染色體分離，位于同源染色體上的不同顏色熒光點分離；隨減數分裂Ⅱ姐妹染色單體分離，位于姐妹染色單體上的相同顏色熒光點分離。
1．熒光標記法的區別
常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種。
(1)綠色熒光蛋白(GFP)常用的是來源于發光水母的一種功能獨特的蛋白質，藍光或近紫外光照射，發射綠色熒光。
(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射紅色熒光。
2．高中生物學教材中用到的熒光標記法
(1)“熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗”：這一實驗有力地證明了細胞膜具有一定流動性的結構特點。
(2)通過現代分子生物學技術，運用熒光標記的手段，可以很直觀地觀察到某一基因在染色體上的位置。
1．(2021·湖北十堰期末)T/t和B/b基因分別位于果蠅的常染色體和X染色體上，現已知基因tt純合時雌果蠅會性逆轉成雄果蠅。為了區分某雄果蠅是否由性逆轉形成，研究小組用黃色熒光標記T/t，用綠色熒光標記B/b，在顯微鏡下觀察。下列所選觀察時期及其對應的熒光數量正確且能夠達到目的的是(　　)
A．觀察減數分裂Ⅰ后期，若某細胞中出現2個黃色熒光點、4個綠色熒光點，則該雄果蠅為性逆轉形成的
B．觀察減數分裂Ⅰ后期，若某細胞中出現4個黃色熒光點、4個綠色熒光點，則該雄果蠅為性逆轉形成的
C．觀察減數分裂Ⅱ后期，若某細胞中出現2個黃色熒光點、2個綠色熒光點，則該雄果蠅為性逆轉形成的
D．觀察減數分裂Ⅱ后期，若某細胞中出現1個黃色熒光點、1個綠色熒光點，則該雄果蠅為性逆轉形成的
B　解析：T/t位于果蠅的常染色體上，無論該果蠅是否為性逆轉形成的，在減數分裂Ⅰ后期，細胞中都含有4個該基因(4個黃色熒光點)，在減數分裂Ⅱ后期，細胞中都含有2個該基因(2個黃色熒光點)；性逆轉形成的雄果蠅(tt)的體細胞中含有2個B/b基因，在減數分裂Ⅰ后期，細胞中含有4個該基因(4個綠色熒光點)，減數分裂Ⅱ后期，細胞中含有2個該基因(2個綠色熒光點)。因此觀察減數分裂Ⅰ后期，若細胞中出現4個黃色熒光點、4個綠色熒光點，則該雄果蠅是性逆轉形成的，A錯誤，B正確；觀察減數分裂Ⅱ后期，若細胞中出現2個黃色熒光點、2個綠色熒光點，不能說明是否是性逆轉形成的，C、D錯誤。
2．長期以來，關于DNA復制過程中是DNA聚合酶在移動還是DNA鏈在移動，一直存在爭論：一種觀點認為是DNA聚合酶沿著DNA鏈移動；另一種觀點則認為是DNA鏈在移動，而DNA聚合酶相對穩定不動。科學家給枯草芽孢桿菌的DNA聚合酶標上綠色熒光，在不同條件下培養，觀察熒光在細胞中的分布，發現綠色熒光只分布在細胞中固定的位點，位點個數如下表所示。下列說法錯誤的是(　　)
組別 營養物 含有下列熒光位點個數的細胞比例/%
0 1 2 3 4
① 琥珀酸鹽 24 56 19 0.08 ＜0.08
② 葡萄糖 3 43 41 9 3.6
③ 葡萄糖＋氨基酸 2 33 32 22 10
A．DNA復制過程需要脫氧核苷酸為原料，并消耗能量
B．DNA聚合酶只能以DNA單鏈為模板合成其互補鏈
C．上述實驗結果中綠色熒光的分布情況支持第二種觀點
D．根據結果可推測枯草芽孢桿菌的分裂速度：①＜③＜②
D　解析：DNA的基本組成單位為脫氧核糖核苷酸，故DNA復制過程需要脫氧核苷酸為原料，并消耗能量，A正確；DNA復制為半保留復制，以DNA的每條鏈為模板合成堿基互補的子鏈，所以DNA聚合酶只能以DNA單鏈為模板合成其互補鏈，B正確；科學家給枯草芽孢桿菌的DNA聚合酶標上綠色熒光，在不同條件下培養，觀察熒光在細胞中的分布，發現綠色熒光只分布在細胞中固定的位點，說明DNA復制時是DNA鏈在移動，而DNA聚合酶相對穩定不動，即支持第二種觀點，C正確；DNA復制時需要DNA聚合酶的催化，不含熒光點的細胞比例越小，含有熒光點的細胞比例越大，說明細胞分裂越旺盛，根據表格數據可推測，枯草芽孢桿菌的分裂速度為①＜②＜③，D錯誤。

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