2.2 微专题5 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题 （课件）-【步步高】2023-2024学年高一生物学必修2 遗传与进化（苏教版2019）

微专题五 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题 第二章　第二节　DNA分子的结构和复制 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)。 例1　1个不含15N的洋葱根尖分生区细胞在含15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期，然后转入不含15N标记的培养液中继续培养至第二个细胞周期的分裂中期，如图能正确表示该细胞分裂中期的是(只考虑其中一条染色体上的DNA分子) √ DNA的复制方式为半保留复制，将1个不含15N的洋葱根尖分生区细胞放入含15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养一个细胞周期的时间，则第一个细胞周期结束后每条染色体的DNA上均有一条链有15N标记，一条链没有15N标记，取出细胞，移到不含15N标记的培养液中，经过DNA复制后，第二个细胞周期的分裂中期每条染色体含有两条染色单体，其中一条染色单体的DNA的一条链含15N标记，一条链没有15N标记，而另一条染色单体上的DNA的两条链均不含有15N标记，D正确。 例2　(多选)将某哺乳动物(2n＝16)肝细胞内核DNA全部用32P标记，然后置于不含32P的培养基中培养，若全部细胞均能连续分裂，下列相关叙述正确的是 A.在第1次分裂结束后，全部细胞均含32P，且每个细胞中含有32P的染色体 　数为16 B.在第2次分裂结束后，一半细胞中含32P，且每个细胞中含有32P的染色体 　数为0～16 C.在第1次分裂中期，全部染色体均含32P，每条染色体中含有32P的脱氧核 　苷酸链有2条 D.在第2次分裂中期，全部染色体均含32P，每条染色体中含有32P的脱氧核 　苷酸链有1条 √ √ √ 由于DNA分子复制是半保留复制，所以在第1次分裂结束后，全部细胞均含32P，且每个细胞中含有32P的染色体数为16，A正确； 在第2次细胞分裂结束后，该过程中DNA分子共复制两次，根据DNA分子半保留复制的特点，第一次分裂形成的2个子细胞都含有32P标记；当细胞处于第二次分裂后期时，着丝粒分裂，姐妹染色单体随机分开，具有32P标记的染色体也随机进入2个子细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P的子细胞可能有2个或3个或4个，B错误； 由于DNA分子复制是半保留复制，所以在第1次分裂中期，全部染色体均含32P，每条染色体中含有32P的脱氧核苷酸链有2条，不含32P的脱氧核苷酸链有2条，C正确； 由于DNA分子复制是半保留复制，所以在第2次分裂中期，全部染色体均含32P，每条染色体中含32P的脱氧核苷酸链有1条，不含32P的脱氧核苷酸链有3条，D正确。 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标记的精子数量为 A.0 B.2 C.3 D.4 √ 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，所以减数分裂形成的4个精子中所有的DNA均含有15N，D正确。 例4　将全部DNA分子双链经32P标记的某雄性动物的1个细胞(正常体细胞染色体数2n＝20)置于不含32P的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞。下列有关推断正确的是 A.若进行有丝分裂，第二次有丝分裂后期，1个细胞中被32P标记的染色 　体为40条 B.若进行减数分裂，减数分裂后期Ⅱ，1个细胞中被32P标记的染色体为 　40条 C.若进行有丝分裂，则4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为 D.若进行减数分裂，则4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为1 √ 若进行有丝分裂，当细胞处于第二次有丝分裂后期时，1个细胞中具有32P标记的染色体为20条，A错误； 若进行减数分裂，减数分裂后期Ⅱ，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； 若进行有丝分裂，当细胞处于第二次分裂后期时，染色单体分开，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞有2个或3个或4个，C错误； 若进行减数分裂，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，DNA只复制一次，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，D正确。 1.若将胡萝卜细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是 A.每条染色体中的两条染色单体均含3H B.每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H C.每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H D.每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 7 √ 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 DNA的复制方式是半保留复制，将胡萝卜细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，第二次分裂DNA复制后，会出现有一条链被3H标记的双链DNA和双链都被3H标记的双链DNA，这种情况下，一个双链DNA参与构成一条染色单体，故每条染色单体都含有3H标记，A正确； 第二次分裂中期，既会出现两条脱氧核苷酸链均含3H的DNA分子，也会出现只有一条脱氧核苷酸链含3H的DNA分子，B、C、D错误。 7 2.(多选)(2023·盐城高一期中)DNA复制时，BrdU可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入DNA子链中，经特殊染色后，DNA双链都掺入BrdU的染色单体着色浅；而仅有一条链掺入BrdU的染色单体着色深。果蝇的精原细胞在含BrdU的培养液中进行一次有丝分裂后进行减数分裂，并经特殊染色。下列有关叙述正确的是 A.在此实验中，DNA中的碱基A可以与碱基T、BrdU进行配对 B.有丝分裂中期，细胞中染色单体之间均无颜色差异 C.减数分裂前期Ⅰ，每个四分体中都有3个DNA分子含有BrdU D.减数分裂中期Ⅱ，一条深色染色单体中可能会出现浅色部分 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 7 √ √ 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 DNA复制遵循碱基互补配对原则，在此实验中，DNA中的碱基A可以与碱基T、BrdU进行配对，A正确； 有丝分裂中期，每条染色体的染色单体上DNA的两条链，都有一条链掺入BrdU，故染色单体之间均无颜色差异，都为深色，B正确； 减数分裂前期Ⅰ，将精原细胞置于BrdU培养液上已经进行了2次DNA复制，由于DNA的半保留复制，每个四分体中都有6个DNA分子含有BrdU，C错误； 减数分裂中期Ⅱ，若在减数分裂前期Ⅰ ，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交换，一条深色染色单体中可能会出现浅色部分，D正确。 7 3.用32P标记玉米细胞(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，让其分裂n次，若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2，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期 A.第一次 B.第二次 C.第三次 D.第四次 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 7 1 2 3 4 5 6 根据题意分析可知：玉米细胞含20条染色体，第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数为40条；第二次有丝分裂中期的细胞中有20条染色体，有40条染色单体，而其中的一半，即20条具有32P标记。当细胞处于第二次有丝分裂后期时，染色单体分开，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，而子细胞分到具有32P标记的染色体的数目为0～20条。第三次分裂是以第二次分裂后的子细胞为前提，因此第三次有丝分裂的分裂期，被32P标记的染色体在0到20条之间。 跟踪训练 7 4.(2023·苏州高一质检)某果蝇精原细胞中8条染色体上的DNA已全部被15N标记，其中一对同源染色体上有基因A和a，现给此精原细胞提供含14N的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无突变和同源染色体非姐妹染色单体的交换发生。下列叙述中正确的是 A.若四个子细胞中有一半核DNA含15N，则每个子细胞均含4条染色体 B.若四个子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含2个A基因 C.若四个子细胞中的核DNA均含15N，则每个子细胞均含8条染色体 D.若四个子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 7 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 若四个子细胞中有一半核DNA含15N，说明DNA不止复制一次，则细胞进行的是有丝分裂，所以每个子细胞均含8条染色体，A错误； 若四个子细胞中均含8条染色体(染色体数目与体细胞相同)，则细胞进行的是有丝分裂，子细胞的基因型与体细胞相同，则每个子细胞中均只含有1个A基因和1个a基因，B错误； 若四个子细胞中的核DNA均含15N，则DNA只复制一次，细胞进行的是减数分裂，四个子细胞为精细胞，染色体数目是体细胞的一半，因此每个子细胞中均含4条染色体，C错误； 7 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 若四个子细胞中均含4条染色体(染色体数目是体细胞的一半)，则细胞进行的是减数分裂，等位基因会发生分离，形成的4个精细胞两两相同，故有一半子细胞含有a基因，D正确。 7 5.(多选)(2022·苏州实验中学高一期中)取小鼠(2n＝40)的1个精原细胞，诱导其在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成减数分裂形成4个精子，取其中一个精子与无放射性的卵细胞结合形成受精卵，然后转入无放射性的培养基中培养至早期胚胎。下列有关叙述不正确的是 A.初级精母细胞中出现的20个四分体，每个四分体的DNA均被3H标记 B.减数分裂形成的每个精子中有10条染色体被3H标记，10条未被标记 C.受精卵第一次有丝分裂后期，细胞中被3H标记的染色体有20条 D.受精卵第一次有丝分裂产生的每个子细胞中被3H标记的染色体均是10条 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 7 √ 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 初级精母细胞在减数分裂前期Ⅰ形成20个四分体，每个四分体的DNA均被3H标记，A正确； 由于减数分裂前的间期经过了DNA的复制，且复制方式为半保留复制，在原料含有放射性的前提下，产生的DNA分子均有放射性标记，因此减数分裂形成的每个精子中20条染色体都被3H标记，B错误； 参与受精的精子中的20条染色体都带有放射性标记，即受精卵中有20条染色体带有放射性标记，而且其中的DNA分子均是单链被标记，则受精卵第一次有丝分裂后期，细胞中被3H标记的染色体有20条，C正确； 7 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 受精卵第一次有丝分裂后期的细胞中只有20条染色体带有放射性标记，且可随机进入两个子细胞中，因此第一次有丝分裂产生的每个子细胞中被3H标记的染色体有0～20条，D错误。 7 6.在荧光显微镜下观察被标记的某动物的睾丸细胞，等位基因A、a被分别标记为红、黄色，等位基因B、b被分别标记为蓝、绿色。①③细胞都处于染色体向两极移动的时期。不考虑突变和同源染色体非姐妹染色单体的交换，下列有关推测合理的是 A.①时期的细胞中向每一极 　移动的有红、黄、蓝、绿 　色荧光点，各2个 B.③时期的细胞中向每一极移动的都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各1个 C.②时期的初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各2个 D.图中精细胞产生的原因是减数第一次分裂或减数第二次分裂过程异常 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 7 √ 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 ①细胞处于有丝分裂后期，此时细胞每一极都含有该生物全部的基因，因此细胞中向每一极移动的都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各1个，A错误； ③细胞处于减数分裂后期Ⅱ，根据精细胞的基因组成可知，此时细胞中向每一极移动的都有红(A)、蓝(B)、绿(b)色荧光点，各1个，B错误； 7 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 经过减数分裂前间期DNA的复制，初级精母细胞中的基因数量加倍，因此②时期的初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各2个，C正确； 图中精细胞产生的原因是减数第一次分裂过程异常，D错误。 7 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 7.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，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)。若将一个胚胎细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是 7 √ 1 2 3 4 5 跟踪训练 以第一代细胞中的某一条染色体为参照，在第三个细胞周期中期时一共有16条DNA单链，含BrdU标记的有14条，故有 DNA单链被BrdU标记，D错误。 6 7 A.的染色体荧光被抑制 B.的染色单体发出明亮荧光 C.全部DNA分子被BrdU标记 D.的DNA单链被BrdU标记 $$