4 微专题系列(五) DNA复制与细胞分裂中染色体标记-【金版新学案】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 多选）

一、有丝分裂中染色体标记问题 1．研究1条染色体，母链标记，培养液不含标记同位素。 (1)过程图解 ①培养一个细胞周期 ②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。 学生用书第83页 2.研究1个含有1对同源染色体的细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养液中培养，让其连续进行2次有丝分裂，形成4个细胞。 如上图所示，最后形成的4个子细胞有三种情况：第一种情况是第一次分裂形成的2个子细胞都以第一种可能进行第二次分裂，即形成的2个细胞是，另外2个细胞是；第二种情况是第一次分裂形成的2个子细胞都以第二种可能进行第二次分裂，即形成的4个细胞都是；第三种情况是第一次分裂形成的2个子细胞分别以第一种可能和第二种可能进行第二次分裂，即形成的2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是。 例1　（2023·杭州高一期末）蚕豆根尖细胞(2n＝12)在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养液中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是(　　) A．每条染色体的两条染色单体都被标记 B．每条染色体中都只有一条染色单体被标记 C．只有半数的染色体中一条染色单体被标记 D．每条染色体的两条染色单体都不被标记 答案：B 解析：DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3H-T)培养液中完成一个细胞周期后，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H-T，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，DNA复制后形成的两个DNA分子通过着丝粒连接，其中一个DNA分子的一条链含3H-T，如图。 结合图示可知，每条染色体中都只有一条染色单体被标记，B正确。 例2　（2023·河南期末）选取大蒜(2n＝16)的一个根尖细胞放在含32P的培养液中培养，待其完成两次细胞分裂后进行统计。下列叙述正确的是(　　) A．可能有两个细胞中含32P，两个细胞中不含32P B．可能每个细胞中既有含32P的染色体，也有不含32P的染色体 C．可能有两个细胞中的核DNA分子的两条链都含有32P D．所有细胞中含32P的染色体均占染色体总数的3/4 答案：C 解析：由于DNA分子复制的特点是半保留复制，经过一次细胞分裂后每个核DNA分子中一条链含32P，另一条链不含32P，形成的两个子细胞中都含有32P标记；第二次细胞分裂前的间期DNA分子复制完成后，每个细胞中的核DNA分子有半数两条链均含32P，另半数一条链含32P，另一条链不含32P；在第二次有丝分裂末期，两条链均含32P的DNA可能进入同一个子细胞，这样的子细胞最多会有两个，所形成的子细胞都含有32P标记，C正确，A、B、D错误。 例3　用32P标记玉米体细胞（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，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是(　　) A．0条 B．20条 C．大于0条小于20条 D．以上都有可能 答案：D 解析：玉米体细胞只能进行有丝分裂，第一次有丝分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均一条链含32P，另一条链不含32P，第二次有丝分裂前的间期，染色体复制后每条染色体上都有一条染色单体含32P，另一条染色单体不含32P，有丝分裂后期姐妹染色单体分离，若含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条；若移向细胞同一极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条，D正确。 例4　（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。 例5　（2023·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，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条染色单体上的DNA的一条链含有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。 学生用书第84页 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： 由图可以看出，在减数分裂过程中细胞连续分裂2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，子细胞的所有染色体都含15N。 综上分析可知，只要亲代细胞所有的DNA均被标记且只复制1次，产生的子代DNA分子全带15N标记，一次有丝分裂产生的2个子细胞和一次减数分裂产生的4个子细胞，均带15N标记。 例6　小鼠睾丸中一个不含放射性标记的精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中培养一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养液中继续培养至完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是(　　) A．初级精母细胞中的每条染色体都被标记 B．次级精母细胞中的每条染色体都被标记 C．只有一半精细胞中含有被标记的染色体 D．含标记的精细胞中都有一半的染色体被标记 答案：A 解析：DNA的复制是半保留复制，一个精原细胞在含3H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后，细胞核内每个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链被标记，然后在不含放射性标记的培养液中完成减数分裂过程。初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体一条被标记，一条未被标记，A正确；减数分裂Ⅱ前期、中期每条染色体都被标记，减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，细胞中的染色体一半被标记，一半未被标记，B错误；减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，染色体随机移向细胞两极，最终形成的4个精细胞中可能有2、3或4个细胞被标记，只有当4个精细胞都被标记时，才有可能出现含标记的精细胞中都有一半的染色体被标记的情况，C、D错误。 例7　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，所以减数分裂产生的4个精子中所有的DNA均含有15N，C正确。 例8　将某精原细胞(2n＝8)的DNA用15N标记后置于含14N的培养液中培养，经过连续两次细胞分裂，并检测分裂过程和分裂后细胞中的情况。下列推断错误的是(多选)(　　) A．若这两次分裂为有丝分裂，则含15N染色体的子细胞所占比例一定为1/2 B．若这两次分裂为有丝分裂，则第二次分裂中期的每个细胞中含14N的染色单体有8条 C．若这两次分裂为减数分裂，则减数分裂Ⅰ中期含14N的染色单体有8条 D．若这两次分裂为减数分裂，则子细胞中每条染色体均含15N 答案：ABC 解析：该精原细胞若进行两次有丝分裂，则进行两次DNA的复制，其染色体中的DNA标记情况如图所示(以1条染色体为例)： 第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有染色体上的DNA均呈杂合状态，即“15N/14N”，第二次有丝分裂复制后的染色体上两条染色单体中只有一条染色单体含有15N，DNA为“15N/14N”，而另一条染色单体只含有14N，DNA为“14N/14N”，故中期时每条染色单体上均含14N，为16条，B错误；在后期时两条染色单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞的染色体中可能都含有15N，也可能不含15N，含有15N的染色体数是0～8条。则连续两次分裂形成的4个子细胞中含15N染色体的细胞数可能为4个、3个、2个，所占比例可能为1、3/4、1/2，A错误；该精原细胞若进行减数分裂，则只进行了一次DNA的复制，其染色体中的DNA标记情况如下图所示(以1对同源染色体为例)： 由上图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但DNA只复制1次，所以减数分裂Ⅰ中期含14N的染色单体有16条，C错误；得到的4个子细胞中所有DNA均呈杂合状态，即“15N/14N”，D正确。 例9　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。下列相关叙述不正确的是(多选)(　　) A．CD段细胞中一定有2条Y染色体 B．GH段细胞中可能有两条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：ABD 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分子复制是半保留复制，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。 学生用书第85页 学科网（北京）股份有限公司 $$