第3章 微专题4 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题-【步步高】2023-2024学年高一生物学必修2 遗传与进化（人教版2019，苏冀）

DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题 一、有丝分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N－DNA；第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，可能子细胞的所有染色体都含15N，也可能子细胞的所有染色体都不含15N。即子细胞含有15N的染色体为0～2n条(体细胞染色体为2n条)。 规律总结　若只复制一次，产生的子染色体都带有15N标记，若复制两次，产生的子染色体只有一半带有15N标记。 例1　蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的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分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是(　　) A．每条染色体的两条单体都被标记 B．每条染色体中都只有一条单体被标记 C．只有半数的染色体中一条单体被标记 D．每条染色体的两条单体都不被标记 答案　B 例2　用32P标记了某玉米体细胞(正常体细胞含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，完成了两次细胞分裂。下列有关叙述错误的是(　　) A．在第一次细胞分裂的中期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染色体数分别是20和20 B．在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染色体数分别是40和40 C．在第一次分裂完成后，形成的两个子细胞中染色体上的DNA都是有一条链含32P，另一条链不含32P D．在第二次分裂完成后，形成的四个子细胞中含32P的染色体数从0到20都有可能 答案　B 解析　第二次分裂前的间期，DNA进行复制，形成的染色体中一个DNA的两条链均不含32P，另一个DNA中一条链含32P，另一条链不含32P。在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总数是40，被32P标记的染色体条数是20，B错误。 二、减数分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 由图可以看出，在减数分裂过程中细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N－DNA，子细胞的所有染色体都含15N。 例3　假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的精子数目为(　　) A．1 B．2 C．4 D．3 答案　C 解析　根据DNA分子复制的过程可知，模板链是含15N的DNA链，原料是含14N的脱氧核苷酸，复制一次后，每个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，因此在减数分裂产生的4个精子中，每一个精子中的DNA组成都是一条链含15N，另一条链含14N，所以减数分裂产成的4个精子中所有的DNA均含有15N，C正确。 例4　(2022·河北廊坊高一期中)如图A点时用32P标记果蝇精原细胞所有DNA的双链，然后置于只含31P的培养液中培养，发生了a、b连续两个分裂过程。下列相关叙述中，正确的是(　　) A．CD段细胞中一定有2条Y染色体 B．GH段细胞中可能有2条Y染色体 C．GH段细胞中含32P的染色体一定有8条 D．IJ段细胞中含32P的染色体可能有8条 答案　C 解析　CD段细胞中着丝粒没有分裂时只有1条Y染色体，着丝粒分裂后有2条Y染色体，A错误；GH段细胞中着丝粒不分裂，所以细胞中一定只有1条Y染色体，B错误；由于DNA分子是半保留复制，经过一次有丝分裂后产生的细胞中的DNA都是一条链为32P，一条链为31P；再经减数分裂前的间期DNA复制后，每条染色体上的2个DNA分子中一条链为32P，三条链为31P，所以GH段细胞中含32P的染色体一定有8条，C正确；IJ段细胞处于减数分裂Ⅱ前期和中期时，只有4条染色体，所以含32P的染色体有4条(每条染色体上的2个DNA分子中一条链为32P，三条链为31P)，着丝粒分裂后，含32P的染色体仍为4条，D错误。 1．(2023·河北沧州高一联考)玉米(2n＝20)一个体细胞中的每条染色体DNA双链均被32P标记，如果把该细胞放置在不含32P的培养液中培养， 使其连续分裂， 将会在第几次分裂中出现每个细胞的中期和后期分别有20条被标记的染色体(　　) A．第一次 B．第二次 C．第三次 D．第四次 答案　B 解析　玉米(2n＝20)一个体细胞中的每条染色体DNA双链均被32P标记，如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，DNA进行半保留复制，导致复制形成的40个DNA分子中均含有一条被标记的脱氧核苷酸链，因此在第一次有丝分裂中期时，细胞中含有20条被标记的染色体；而在第一次有丝分裂后期时，由于着丝粒的分裂，染色体数目加倍为40条，此时40条染色体上均含有标记，此后进行第二次有丝分裂，由于此时的染色体中每个DNA分子均是只有一条单链带有32P标记，经过复制后产生的每个染色体中的2个DNA分子中，均是只有一个DNA分子带有标记(且只有一条单链带有标记)，因此在第二次有丝分裂中期的细胞中有20条染色体带有标记。进入有丝分裂后期，由于着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，此时一个细胞中含有的40条染色体中只有20条带有放射性标记，即在第二次有丝分裂的中期和后期的细胞中都只有20条染色体带有放射性标记，B正确。 2．(2022·江苏镇江高一期中)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色时，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第二个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测正确的是(　　) A．1/2的染色体荧光被抑制 B．1/4的染色单体发出明亮荧光 C．1/2的DNA分子被BrdU标记 D．3/4的DNA单链被BrdU标记 答案　D 解析　第二次有丝分裂中期，所有的染色体中都有1条染色单体的一条链的DNA中含有BrdU，所以每条染色体中都有一条染色单体能发出明亮荧光，A、B错误；新的DNA分子的合成是以BrdU为原料进行的，所以新合成的DNA分子全部被BrdU标记，C错误；细胞复制2次，1个DNA分子可以形成4个DNA分子，共8条链，只有2条链没有被标记，所以被BrdU标记的DNA单链共有6条，比例为3/4，D正确。 3．将用3H标记DNA分子双链的蚕豆(2n＝12)根尖移入普通培养液(不含放射性元素)中，再让细胞连续进行有丝分裂至第三次分裂中期。根据图示，判断该细胞中染色体的标记情况最可能是(　　) A．12个b B．6个a,6个b C．6个b,6个c D．b＋c＝12个，但b和c数目不确定 答案　D 解析　在普通培养液中第一次有丝分裂产生的子细胞的DNA分子中仅有1条链被标记，故第二次有丝分裂中期时，每条染色体的2条染色单体中仅有1条染色单体具有放射性，在有丝分裂后期时姐妹染色单体分开形成的两条染色体随机移向细胞两极，即第二次有丝分裂产生的子细胞中具有放射性的染色体数目不能确定，所以在第三次有丝分裂中期的细胞中有的染色体仅有1条染色单体具有放射性，有的染色体无放射性，但二者之和一定为12。 4．某科研人员用32P标记雄果蝇精原细胞中的X和Y染色体，使其相继完成一次有丝分裂和一次减数分裂。不考虑变异，下列有关叙述错误的是(　　) A．有丝分裂中期和后期含有32P标记的染色体数目相等 B．有丝分裂形成的两个子细胞中均含有32P标记的X和Y染色体 C．减数分裂Ⅰ中含有32P标记染色体数目是减数分裂Ⅱ的2倍 D．减数分裂Ⅱ形成的精细胞中可能不含有32P标记的染色体 答案　A 解析　有丝分裂前的间期，DNA分子进行一次半保留复制，使每条染色体上的染色单体都含有32P标记，有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍，因此有丝分裂后期含有32P标记的染色体数目为有丝分裂中期的2倍，A错误；有丝分裂形成的两个子细胞中均含有32P标记的X和Y染色体，且只有DNA的一条链含有32P标记，B正确；减数分裂前的间期DNA分子进行复制，每条染色体上只有一条染色单体含有32P标记，且具有标记的染色单体上的DNA分子中只有一条链含有32P标记，结合减数分裂的过程可知，减数分裂Ⅰ的后期，同源染色体分开，分到两个细胞，因此减数分裂Ⅰ中含有32P标记的染色体数目是减数分裂Ⅱ的2倍，C正确；减数分裂Ⅱ后期，每条染色体上只有一条染色单体含有32P标记，另一条染色单体不含有32P标记，后期着丝粒分裂，子染色体随机移向细胞两极，故减数分裂Ⅱ形成的精细胞中可能不含有32P标记的染色体，D正确。 5．小鼠睾丸中的一个精原细胞在含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过程，其染色体的放射性标记分布情况是(　　) A．初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记 B．次级精母细胞中每条染色体都被标记 C．只有半数精细胞中有被标记的染色体 D．产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等 答案　D 解析　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后，每条染色体的DNA分子有一条链被标记，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记；着丝粒分裂后的次级精母细胞中有一半的染色体被标记；由于染色体的随机结合，含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定；整体来看，产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等。 6．(多选)将经32P标记全部DNA分子双链的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断不正确的是(　　) A．若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2 B．若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例至少占1/2 C．若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂 D．若子细胞中的染色体都不含32P，则一定进行减数分裂 答案　ACD 学科网（北京）股份有限公司 $$