DNA分子的复制课堂实录【1】

同位素标记在生物学中的应用

【网络构建】分泌蛋白合成分泌过程

同位素标记法在生物学中的应用

光合作用产物O2、有机物中C的来源

T2噬菌体侵染大肠杆菌实验

DNA半保留复制过程和相关计算

【知识精讲】

一、分泌蛋白合成分泌过程

【例题1】用14C标记的氨基酸研究细胞内胰岛素的合成与分泌过程，下列叙述错误的是(

) A. 合成场所位于内质网上的核糖体

B. 与胰岛素合成分泌有关的膜性结构包括内质网、高尔基体、线粒体、囊泡、细胞膜

C. 没有活性的胰岛素原修饰加工的场所是内质网、高尔基体

D. 氨基酸被标记后，标记物出现的结构依次为核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜

【小结】用同位素标记的氨基酸合成分泌蛋白依次经过的细胞结构是

依次经过的细胞器是

依次经过的具膜细胞器是

与此有关的细胞结构有

。从内质网中提取的胰岛素可以降血糖吗？

从高尔基体中提取的胰岛素可以降血糖吗？

二、光合作用产物O2、有机物中C的来源

【例题2】写出用H218O和14CO2为原料，进行光合作用的反应方程式，并用箭头标出O18、14C转移路线。

。用符号和箭头写出14CO2转移过程

。

【小结】光合作用释放的氧气来源于水，产生的水中的O、合成的有机物中O、C来源于CO2。

光合作用和呼吸作用物质联系（1）C元素：CO2

有氧呼吸Ⅱ

CO2；（2）O元素：H2O

三、T2噬菌体侵染大肠杆菌实验

【例题3】（2018届淮安高三调研测试）1952年，赫尔希和蔡斯用32P或35S标记噬菌体并分别与无标记的细菌混合培养，保温后经过搅拌、离心得到了上清液和沉淀物，并检测放射性。有关叙述错误的是(

) A、

实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P B、

若搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏低

C、

若保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏高

D、

该实验说明DNA分子在亲子代之间的传递具有连续性

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(CH2O)有氧呼吸Ⅰ

O2

有氧呼吸Ⅲ

【小结】1、实验过程及结果（1）标记噬菌体

大肠杆菌

含35S的大肠杆菌

噬菌体

含32P的大肠杆菌

（2）噬菌体侵染细菌侵染含35S的大肠杆菌

含32P的大肠杆侵染

普通大肠杆菌

搅拌、离心后检测放射性

上清液放射性高

沉淀物放射性低

上清液放射性低

沉淀物放射性高

2、实验结果分析：（1）噬菌体侵染细菌时，

进入细菌细胞中，而

留在外面。（2）子代噬菌体的各种性状是通过

来遗传的。（3）凡是同位素标记的物质在细菌内，将来沉淀物就带放射性，凡是同位素标记的物质在细菌外面，将来放射性就在上清液中。

【小结】噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析

①

培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养,因为病毒必须寄生在活细胞内,所以应先培养细菌,再用细菌培养噬菌体。

32②

P标记的噬菌体侵染大肠杆菌

③

S标记的噬菌体侵染大肠杆菌

35

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(3)

“遗传物质”探索的4种方法

【易错提醒】1、噬菌体利用宿主细胞核糖体合成子代噬菌体的蛋白质外壳。2、用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致；用32P标记噬菌体的侵染实验中，上清液中存在少量放射性可能是保温时间过长或过短所致。3、噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力。

四、DNA半保留复制过程和相关计算

【例题4】某基因(14N)含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子用15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析正确的是(

)

A、X层全部是仅含14N的基因

B、W层中含15N标记的胞嘧啶6 300个

C、X层中含有的氢键数是Y层的1/3

D、W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4 【小结】1、有丝分裂与DNA复制

(1)过程图解(一般只研究一条染色体) ①复制一次(母链标记，培养液不含同位素标记)，如图：

②转至不含放射性培期，如图：

养液中再培养一个细胞周

(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。

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2、减数分裂与DNA复制

(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，如图：

(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。

3、DNA复制的特点是

。其中含有腺嘌呤X个，复制n次总共需要腺嘌呤

个，第n次需要腺嘌呤

个；若某DNA一条链15N，另一条链14N，放在含14N环境中复制n次，含15N的DNA比例为

，含14N的DNA比例为

，仅含14N的DNA比例为

。

【当堂训练】

1、下列关于同位素标记应用的叙述，不可行的是(

) A、用18O2探究有氧呼吸的整个过程

B、用15N标记DNA研究其复制方式

C、卡尔文等用14CO2探明CO2中的碳在光合作用中转化的途径

D、用含32P培养基培养的细菌再培养噬菌体，可获得DNA被32P标记的噬菌体

2、下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，错误的是(

) A、小鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到H2180 B、用35S标记甲硫氨酸，只能是附着在内质网上的核糖体出现放射性

C、给绿色植物提供H2180在植物周围的空气中能够检测到含18O的氧气和二氧化碳

D、在缺氧时给水稻提供14CO2，体内可以存在14C的转移途径14CO2→14C3→（14CH2O）→14C2H5OH 3、取绵羊睾丸中的一个精原细胞，在含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中进行一次有丝分裂，然后在不含放射性标记的培养基中完成减数分裂（不考虑交叉互换），下列有关叙述正确的是(

) A、

初级精母细胞中所有的染色体都被3H标记

B、

只有半数的精细胞中会含有3H标记的染色体

C、

每个次级精母细胞中被3H标记的染色体占1/2 D、

每个次级精母细胞中的核DNA全部被3H标记

4、取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是(

) A、2

B、3

C、4

D、前三项都对

5、(多选)图甲是将加热杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。有关叙述正确的是（

）

A、图甲中，AB对应时间段内，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌的抗体

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B、图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的

C、图乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌体完全没有放射性

D、图乙中，若用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中大部分具有放射性

6、用同位素标记法追踪物质去向是生物学研究的重要手段之一。下列相关叙述错误的是(

) A、用含3H标记的培养液培养动物细胞，可在细胞核和线粒体检测到放射性

B、小白鼠吸入18O2后呼出的二氧化碳不会含有18O，但尿液中会含有H2180 C、要得到含32P噬菌体，必须先用含32P的培养液培养大肠杆菌等宿主菌

D、用14C标记的CO2研究光合作用，放射性会出现在C3化合物和C5化合物

7、利用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸来研究细胞周期长短，将标记了的细胞移至普通培养基中培养，取样时间及顺序：A(细胞核被标记)→B(一个被标记细胞X开始进入分裂期)→C(细胞X着丝点开始分裂)→D(细胞X分裂成两个子细胞，被标记细胞数目在增加)→E(标记细胞第二次进入分裂期)→F（被标记细胞的比例在减少）→G(被标记细胞的数目在减少)。实验小组对不同间隔时间所取的样品进行放射性检测、计数，统计标记细胞的百分数，得到如下图1结果。下图2表示某二倍体生物细胞分裂的部分示意图，请分析回答：

(l)从图1分析，该细胞分裂一次平均经历的时间约为

h，实验开始时细胞核中被标记的物质是

，图中

（用图中字母线段表示）期DNA分子稳定性最低，适于进行诱变。

(2)图l中，被标记的细胞数目逐渐减少的原因是

。

(3)图甲位于图1的

（用图中字母线段表示）期的前段，细胞内含有

个染色体组，与①属于非同源染色体的是

。

(4)图2中的图

细胞是孟德尔自由组合定律产生的细胞学基础，处于图丙时期的细胞名称是

。

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