第3章 微专题四 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一生物必修2教师用书（人教版 苏冀）

微专题四 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题 第3章 基因的本质 <<< 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 √ 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 √ 第二次分裂前的分裂间期，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 √ 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符合题意。 例4　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 √ 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·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 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 √ 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 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， 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 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1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条染色体带有标记，B正确。 2.在研究DNA复制机制的过程中，为检验“DNA半保留复制”假说是否成立，研究者用蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下： 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 步骤① 将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间 在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，检测中期细胞染色体上的放射性分布 步骤② 取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间 第一个细胞周期的检测结果为(图为中期的染色体示意图，深色代表染色单体具有放射性) 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 √ 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 根据DNA复制的特点可知，DNA分子为半保留复制，将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间，则DNA分子复制一次，所得到的DNA分子都是一条链带有3H标记、一条链不带有3H标记。有丝分裂中期，一条染色体上含有2条染色单体，每条染色单体都含有一个这样的DNA分子(一条链带有3H标记、一条链不带有3H标记)，即每条染色单体都带有3H标记，A符合题意。 3.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 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 √ 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 第二次有丝分裂中期，所有的染色体中都有一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。 4.将含有一对同源染色体、其染色体上DNA分子都已用32P标记的1个精原细胞，在只供给含31P的原料中先进行一次有丝分裂，产生的2个子细胞再各自进行减数分裂。则最终所产生的8个精子中，被32P标记的精子可能有 A.2或4个 B.2、4或6个 C.4、6或8个 D.4个 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 √ 5.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 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 √ 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 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 √ √ √ $ 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　第二次分裂前的分裂间期，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，所以减数分裂产生的4个精子中所有的DNA均含有15N，C符合题意。 例4　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·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1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条染色体带有标记，B正确。 2．在研究DNA复制机制的过程中，为检验“DNA半保留复制”假说是否成立，研究者用蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下： 步骤① 将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间 在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，检测中期细胞染色体上的放射性分布 步骤② 取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间 第一个细胞周期的检测结果为(图为中期的染色体示意图，深色代表染色单体具有放射性)(　　) 答案　A 解析　根据DNA复制的特点可知，DNA分子为半保留复制，将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间，则DNA分子复制一次，所得到的DNA分子都是一条链带有3H标记、一条链不带有3H标记。有丝分裂中期，一条染色体上含有2条染色单体，每条染色单体都含有一个这样的DNA分子(一条链带有3H标记、一条链不带有3H标记)，即每条染色单体都带有3H标记，A符合题意。 3．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一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。 4．将含有一对同源染色体、其染色体上DNA分子都已用32P标记的1个精原细胞，在只供给含31P的原料中先进行一次有丝分裂，产生的2个子细胞再各自进行减数分裂。则最终所产生的8个精子中，被32P标记的精子可能有(　　) A．2或4个 B．2、4或6个 C．4、6或8个 D．4个 答案　D 5．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 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 $