2027届高中生物一轮复习讲义第六单元　专题突破8　DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题

DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题

一、有丝分裂中核DNA和染色体的标记情况分析

1．过程分析

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)：

2．规律总结

 

1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体；每个子细胞含15N标记的染色体为0～2n条。

典例1　将正常生长的小鼠精原细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成一个细胞周期后，再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，让其再完成一个细胞周期。此时获得的子细胞内DNA分子不可能为(只考虑其中一对同源染色体上的DNA分子)(　　)

A．③④  B．①  C．③  D．②

答案　D

解析　依据DNA的半保留复制方式可知，正常生长的小鼠精原细胞放在含3H标记的胸腺嘧

啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成1个细胞周期后，每个子细胞中的核DNA分子均为1条链含3H,1条链不含3H ；再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，在细胞分裂的间期，每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中，有1个DNA的1条链含3H，另1条链不含3H，另一个DNA分子的2条链都不含有3H，这2个 DNA分子分别位于每条染色体的2条姐妹染色单体上，在有丝分裂的后期，着丝粒分裂，2条姐妹染色单体分开成为2条染色体，由于染色体移向细胞两极是随机的，获得的子细胞内DNA的标记情况会出现①③④的结果，不会出现②的情况，D符合题意。

典例2　(2021·浙江6月选考，22)在DNA复制时，5-溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是(　　)

A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色

B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同

C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4

D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体

答案　C

解析　第二个细胞周期结束后，不同细胞中含有的双链都含有BrdU的染色体和只有一条链含有BrdU的染色体的数目是不确定的，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体比例不能确定，C错误。

二、减数分裂中核DNA和染色体的标记情况分析

1．过程分析

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)：

2．规律总结

由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成，子细胞中所有染色体都含15N。

典例3　将某二倍体动物精原细胞(2n＝38)全部DNA中的一条单链用32P标记后置于不含

32P的培养液中培养，经过减数分裂最终得到4个子细胞，检测相应细胞中标记的情况。若不考虑染色体互换和染色体变异，下列叙述错误的是(　　)

A．最终可能出现2个子细胞中含32P、2个不含32P的情况

B．最终可能出现3个子细胞中含32P、1个不含32P的情况

C．减数分裂Ⅰ得到的2个子细胞均含有32P

D．减数分裂Ⅱ后期细胞中全部染色体均含32P

答案　D

解析　由于DNA分子是半保留复制，细胞中DNA复制后每条染色体上有一条姐妹染色单体含32P，另一条姐妹染色单体不含32P，减数分裂Ⅰ后期发生同源染色体分离，因此经过减数分裂Ⅰ后得到的两个子细胞均含有32P，减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离，形成的染色体随机移向细胞两极，最终可能出现2个子细胞中含32P、2个不含32P的情况，也可能出现3个子细胞中含32P、1个不含32P的情况，减数分裂Ⅱ后期细胞中一半染色体含32P，D错误。

典例4　(2025·南阳期末)用32P标记马蛔虫(2n＝4)甲、乙两个精原细胞的核DNA双链，接着将细胞置于不含32P 的培养液中培养，在特定的条件下甲细胞连续进行两次有丝分裂、乙细胞进行减数分裂。下列叙述正确的是(　　)

A．甲的子细胞有50%含32P，且每个细胞含32P 的染色体数量为0～4条

B．甲有丝分裂后期与乙减数分裂Ⅱ后期细胞中的染色体数量相同

C．分别对乙的4个子细胞的核DNA 进行离心，结果一致

D．乙分裂过程中会出现联会现象，同源染色体的姐妹染色单体可通过交换实现基因重组

答案　C

解析　用32P标记马蛔虫(2n＝4)甲、乙两个精原细胞的核DNA双链，接着将细胞置于不含32P 的培养液中培养。①甲细胞连续进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：

②乙细胞进行减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：