第二章 微专题五 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题-【优化探究】2025-2026学年新教材高中生物学必修2同步导学案配套PPT课件（苏教版）

遗传的分子基础 第二章 微专题五　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的培养基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]　BrdU在DNA复制过程中能替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸。由于含BrdU的情况不同，染色单体着色的深浅也不同：当DNA只有一条单链掺有BrdU时，则染色单体着色深；当DNA的两条单链都掺有BrdU时，则染色单体着色浅。现将豌豆根尖分生区细胞放在含有BrdU的培养基中培养，对处于不同细胞周期的细胞进行染色、制片后，在显微镜下可观察每条染色体的姐妹染色单体的着色情况。下列有关说法不正确的是 (　　) A．在此实验中，DNA中的碱基A可以与碱基T、BrdU进行配对 B．第一次分裂的中期，每条染色体中的染色单体均着色深 C．第二次分裂的中期，每条染色体中一条染色单体为深色，另一条为浅色 D．第三次分裂的中期，不可能出现每条染色体中的染色单体均着色浅的细胞 [答案]　D [解析]　由于DNA是半保留复制，在此实验中DNA复制时，DNA中的碱基T可以与碱基A进行配对，由于BrdU在DNA复制过程中能替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸，因此碱基A可以与碱基T、BrdU进行配对，A正确；在第一次分裂的中期，每条染色体上的每个DNA分子的一条单链不含BrdU，另一条单链含有BrdU，所以染色单体均着色深，B正确；在第二次分裂的中期，每条染色体上的两个DNA分子的情况是一个DNA分子的两条单链均含BrdU；另一个DNA分子的一条单链含BrdU，一条单链不含BrdU，所以每条染色体的染色单体中一条着色深，一条着色浅，C正确；第二次细胞分裂过程中，着丝粒分裂后，若着色浅的染色体均移向了同一极，则该细胞在下一次分裂中期时，每条染色体中的染色单体均着色浅，D错误。 [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的两条链均含31P，另一个DNA中一条链含32P，另一条链含31P。在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总条数是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的培养基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]　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，在减数分裂后期Ⅱ，1个细胞中被32P标记的染色体为40条 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 D [解析]　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，在减数分裂后期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染色体的子细胞为2个或3个或4个，C错误；若进行减数分裂，说明DNA只复制一次，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，D正确。 [例4]　(多选)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，下列有关推测不合理的是(　　) 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 [答案]　ABD [解析]　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；经过间期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。 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)(　　) 对点突破 D 解析：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。然后转入不含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。 2．被15N标记DNA的一个精原细胞，在含14N的培养基中通过减数第一次分裂形成两个次级精母细胞，再通过减数第二次分裂形成四个精细胞，下列叙述正确的是(　　) A．初级精母细胞的染色体，一半含15N，另一半含14N B．次级精母细胞的染色体，一半含15N，另一半含14N C．每个精细胞中的染色体中，一半含15N，另一半含14N D．每个精细胞中的染色体中，既都含15N，也都含14N D 解析：DNA的复制方式是半保留复制，减数分裂前的间期DNA分子复制后，每个DNA分子都有一条15N标记的母链和一条14N的子链，因此一个精原细胞的DNA用15N标记形成的初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞中的染色体既都含15N，也都含14N，故选D。 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 C 解析：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。而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，被32P标记的染色体在0到20条之间。 4．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 D 解析：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；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。 5．(多选)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错误的是(　 　) 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．减数分裂后期Ⅱ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 ABD 解析：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；减数分裂后期Ⅱ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；减数分裂后期Ⅱ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或3或4个精细胞带有标记，D错误。 6．用32P标记玉米体细胞所有染色体上DNA分子的两条链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中进行培养。这些细胞在第一次细胞分裂的前、中、后期，一个细胞中被32P标记的染色体条数和染色体上被32P标记的DNA分子数分别是(　　) A 解析：DNA复制后每条染色体上的染色单体都含32P标记的DNA，分裂后期着丝粒分裂，染色体加倍，所以前、中期含32P标记的染色体的相对含量为1，而后期含32P标记的染色体的相对含量为2。DNA复制是半保留复制，32P标记的染色体经过DNA复制后形成的子代DNA都含有32P，则前、中、后期含32P标记的DNA的相对含量都为2，故选A。 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 $$