第6单元 素养提升4 DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（人教版2019 单选）

遗传的分子基础 第六单元 素养提升　4.DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题 [高考真题例证] (2021·浙江6月卷，22)在DNA复制时，5­溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是 (　　) A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色 B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同 C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4 D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体 答案：C 结合题干信息“在DNA复制时，5­溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链”“DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色”分析，第一个细胞周期，每个DNA分子进行一次复制，复制后两个子代DNA分布在每条染色体的两条染色单体中，由于DNA分子的复制是半保留复制，因此所有的染色体中两条染色单体均呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期是在第一个细胞周期完成的基础上进行的，由于DNA分子的 半保留复制，由一个DNA分子复制得到的两个子代DNA分子中，其中一个子代DNA中只有一条链含有BrdU，另一个子代DNA的两条链均含有BrdU，从而使复制后的染色体的一条染色单体呈深蓝色，另一条呈浅蓝色，B正确；第三个细胞周期是在第二个细胞周期完成的基础上进行的，第二个细胞周期的分裂后期，着丝粒分裂，染色单体分开，形成两条子染色体，含不同类型DNA的染色体(DNA分子的双链都含有BrdU的染色体复制后，两条染色单体着色相同；DNA分子只有一条链含有 BrdU的染色体复制后，两条染色单体着色不同)随机移向细胞两极，子细胞中有0～n个(n为此植物体细胞中的染色体数)DNA分子只有一条链含有BrdU的染色体，第二个细胞周期完成后得到的子细胞进入第三个细胞周期，经间期染色体复制后，细胞中染色单体着色不同的染色体有0～n条，C错误；由于DNA的半保留复制，根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，总有部分DNA只有一条链含有BrdU，而含有这样DNA的染色单体呈深蓝色，D正确。 [知识归纳提炼] 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个子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)： 在不含标记同位素的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：由于减数分裂过程中DNA只复制一次，而细胞连续分裂两次，因此产生的子染色体都带有标记。 4．“四步法”解决细胞分裂中核DNA和染色体标记问题 [巩固演练提升] 1．(2024·河南洛阳模拟)洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成一个细胞周期。下列叙述正确的是(　　) A．第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂前期 B．第一个细胞周期结束后，每个子细胞中都有一半的染色体被标记 C．第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条单体被标记 D．一个细胞完成两个细胞周期后，产生的含3H的子细胞数为1或2或3或4 C 第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高是由于DNA分子复制，发生在细胞分裂前的间期，A错误；第一个细胞周期后，每个DNA分子都含有放射性，因此每个子细胞中的染色体都含有放射性，B错误；第二个细胞周期中，分裂间期染色体复制，一条染色体中两个染色单体上的DNA分子只有一个DNA分子含有放射性，因此第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条单体被标记，C正确；完成两个细胞周期后，产生的含有3H的子细胞个数至少有2个，最多有4个，D错误。 2．将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数2n＝20)置于不含32P的培养液中培养，经过连续减数分裂后产生4个子细胞。下列有关推断正确的是(　　) A．减数分裂Ⅰ后期，1个细胞中被32P标记的染色体为40条 B．减数分裂Ⅱ后期，1个细胞中被32P标记的染色体为40条 C．4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例为1/2 D．4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为1 D 减数分裂Ⅰ后期只有20条染色体，1个细胞中被32P 标记的染色体为20条，A错误；减数分裂Ⅱ后期，同源染色体已分离，着丝粒分裂，所以1个细胞中被32P标记的染色体为20条，B错误；减数分裂过程中DNA只复制一次，细胞经过连续两次分裂产生4个子细胞，含32P染色体的子细胞比例一定为1，C错误、D正确。 3．亚硝酸盐可使DNA的某些碱基脱去氨基，腺嘌呤(A)脱氨基之后转变为次黄嘌呤(I)，与胞嘧啶(C)配对。一个精原细胞在进行核DNA复制时，一个DNA分子的两个腺嘌呤碱基发生脱氨基作用(不考虑其他变异)，不可能出现的现象是(　　) A．进行两次有丝分裂后，两个子细胞中含有次黄嘌呤 B．产生的四个精子中，只有两个精子的DNA序列发生改变 C．DNA序列发生改变的精子正常受精后，一定含有异常基因 D．形成的两个次级精母细胞中不都含有次黄嘌呤 C 基因通常是有遗传效应的DNA片段，如果该DNA序列的改变并未发生在基因结构中，则不一定会产生基因突变，即DNA序列发生改变的精子正常受精后，未必含有异常基因，C符合题意。 4．某果蝇的基因型为AaBb，将其DNA的两条链均被32P标记的精原细胞放在普通培养基中培养。该精原细胞形成了4个有三种基因型(AB、aB、ab)的精子。下列相关叙述正确的是(　　) A．该精原细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换导致三种基因型精子的产生 B．处于减数分裂Ⅱ前期的细胞中DNA数/染色体数＝2 C．产生的三种基因型的配子中的DNA都有一条链被32P标记 D．在减数分裂Ⅰ后期，移向细胞两极的染色体形态、大小都相同 C 若发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换，一个基因型为AaBb的精原细胞将产生四种精子，题意中该精原细胞形成了4个有三种基因型(AB、aB、ab)的精子，应为精原细胞发生了基因突变，A错误；处于减数分裂Ⅱ前期的细胞中每条染色体上含有两个DNA，所以核DNA数/染色体数＝2，细胞中DNA除含有核DNA外还有质DNA，B错误；该精原细胞经过了一次DNA复制，所以产生的三种基因型的配子中的DNA都有一条链被32P标记，C正确；雄果蝇的X和Y染色体是一对异型的性染色体，减数分裂Ⅰ后期，同源染色体移向细胞两极，所以初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期，移向细胞两极的染色体形态、大小不完全相同，D错误。 5．分别用红色和绿色荧光物质标记某二倍体动物(AaBb)细胞中的A、B基因，荧光分布如图所示(不考虑突变和互换)。下列叙述正确的是(　　) A．图示细胞含有2对同源染色体，1个染色体组 B．若该细胞进行有丝分裂，则后期向每一极移 动的都有2个红色和2个绿色的荧光点 C．若该细胞进行减数分裂Ⅰ，则子细胞中能观察到0或2或4个荧光点 D．若该细胞为精原细胞，则其产生的精子中，只能观察到0或2个荧光点 C 图示细胞含有2对同源染色体，2个染色体组， A错误；若该细胞进行有丝分裂，则后期向每 一极移动的都只有1个红色和1个绿色的荧光点， B错误；若该细胞进行减数分裂Ⅰ，由于后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合，则子细胞中能观察到0或2或4个荧光点，C正确；若该细胞为精原细胞，则其产生的精子(AB、Ab、aB、ab)中，能观察到0或1或2个荧光点，D错误。 6．小鼠睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂，其染色体的放射性标记分布情况正确的是(　　) A．初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都有3H标记 B．减数分裂Ⅱ后期次级精母细胞中每条染色体都有3H标记 C．所有精细胞的全部染色体中50%含有3H标记 D．只有50%的精细胞含有3H标记的染色体 C 由于DNA分子的半保留复制，所以初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体中只有一条含有3H标记，A错误；减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞中着丝粒已分裂，染色单体形成子染色体，此时细胞中的染色体一半有3H标记，一半没有3H标记，B错误；减数分裂Ⅱ后期细胞中的染色体一半有3H标记，一半没有3H标记，故产生的4个精细胞的全部染色体中50%含有3H标记，C正确；减数分裂Ⅱ后期染色体随机移向细胞两极，形成的4个精细胞，可能有2、3、4个精细胞带有标记，D错误。 7．(2024·广东深圳一模)将某二倍体动物精原细胞(2n＝38)全部DNA中的一条单链被32P标记后置于不含32P的培养液中培养，经过减数分裂最终得到4个子细胞，检测相应细胞中标记的情况。若不考虑片段互换和染色体变异，下列叙述错误的是(　　) A．最终可能出现2个子细胞中含32P，2个不含32P的情况 B．最终可能出现3个子细胞中含32P，1个不含32P的情况 C．减数分裂Ⅰ得到的2个子细胞均含有32P D．减数分裂Ⅱ后期细胞中全部染色体均含32P D 精原细胞全部DNA中的一条单链被32P标记后置于不含32P的培养液中培养，经过减数分裂最终得到4个子细胞，由于DNA复制是半保留复制，细胞中DNA复制后每条染色体上有一条姐妹染色单体含32P，另一条姐妹染色单体不含32P。由于减数分裂Ⅰ发生同源染色体分离，因此经过减数分裂Ⅰ得到的两个子细胞均含有32P，减数分裂Ⅱ发生姐妹染色单体的分离，最终可能出现2个子细胞中含32P、2个不含32P的情况，也可能出现3个子细胞中含32P、1个不含32P的情况，减数分裂Ⅱ后期细胞中一半染色体含32P，故选D。 $$