2024年高中生物新教材同步必修第二冊(cè) 第3章　微專題四　DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中的染色體標(biāo)記問題

DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中的染色體標(biāo)記問題一、有絲分裂中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行兩次有絲分裂，情況如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例)：由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個(gè)細(xì)胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態(tài)”，即15N/14N－DNA；第二次有絲分裂形成的子細(xì)胞有多種可能性，可能子細(xì)胞的所有染色體都含15N，也可能子細(xì)胞的所有染色體都不含15N。即子細(xì)胞含有15N的染色體為0～2n條(體細(xì)胞染色體為2n條)。規(guī)律總結(jié)若只復(fù)制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有15N標(biāo)記，若復(fù)制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有15N標(biāo)記。例1蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是()A．每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記B．每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記C．只有半數(shù)的染色體中一條單體被標(biāo)記D．每條染色體的兩條單體都不被標(biāo)記答案B例2用32P標(biāo)記了某玉米體細(xì)胞(正常體細(xì)胞含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，完成了兩次細(xì)胞分裂。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．在第一次細(xì)胞分裂的中期，一個(gè)細(xì)胞中的染色體總數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別是20和20B．在第二次細(xì)胞分裂的后期，一個(gè)細(xì)胞中的染色體總數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別是40和40C．在第一次分裂完成后，形成的兩個(gè)子細(xì)胞中染色體上的DNA都是有一條鏈含32P，另一條鏈不含32PD．在第二次分裂完成后，形成的四個(gè)子細(xì)胞中含32P的染色體數(shù)從0到20都有可能答案B解析第二次分裂前的間期，DNA進(jìn)行復(fù)制，形成的染色體中一個(gè)DNA的兩條鏈均不含32P，另一個(gè)DNA中一條鏈含32P，另一條鏈不含32P。在第二次細(xì)胞分裂的后期，一個(gè)細(xì)胞中的染色體總數(shù)是40，被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)是20，B錯(cuò)誤。二、減數(shù)分裂中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行正常減數(shù)分裂，情況如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例)：由圖可以看出，在減數(shù)分裂過程中細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，DNA只復(fù)制一次，所以四個(gè)子細(xì)胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態(tài)”，即15N/14N－DNA，子細(xì)胞的所有染色體都含15N。例3假設(shè)某果蠅的一個(gè)精原細(xì)胞的全部染色體DNA分子均用15N標(biāo)記，然后培養(yǎng)在含14N的培養(yǎng)基中，則該精原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)精子中，含15N標(biāo)記的精子數(shù)目為()A．1B．2C．4D．3答案C解析根據(jù)DNA分子復(fù)制的過程可知，模板鏈?zhǔn)呛?5N的DNA鏈，原料是含14N的脫氧核苷酸，復(fù)制一次后，每個(gè)DNA分子都是一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，因此在減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)精子中，每一個(gè)精子中的DNA組成都是一條鏈含15N，另一條鏈含14N，所以減數(shù)分裂產(chǎn)成的4個(gè)精子中所有的DNA均含有15N，C正確。例4(2022·河北廊坊高一期中)如圖A點(diǎn)時(shí)用32P標(biāo)記果蠅精原細(xì)胞所有DNA的雙鏈，然后置于只含31P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，發(fā)生了a、b連續(xù)兩個(gè)分裂過程。下列相關(guān)敘述中，正確的是()A．CD段細(xì)胞中一定有2條Y染色體B．GH段細(xì)胞中可能有2條Y染色體C．GH段細(xì)胞中含32P的染色體一定有8條D．IJ段細(xì)胞中含32P的染色體可能有8條答案C解析CD段細(xì)胞中著絲粒沒有分裂時(shí)只有1條Y染色體，著絲粒分裂后有2條Y染色體，A錯(cuò)誤；GH段細(xì)胞中著絲粒不分裂，所以細(xì)胞中一定只有1條Y染色體，B錯(cuò)誤；由于DNA分子是半保留復(fù)制，經(jīng)過一次有絲分裂后產(chǎn)生的細(xì)胞中的DNA都是一條鏈為32P，一條鏈為31P；再經(jīng)減數(shù)分裂前的間期DNA復(fù)制后，每條染色體上的2個(gè)DNA分子中一條鏈為32P，三條鏈為31P，所以GH段細(xì)胞中含32P的染色體一定有8條，C正確；IJ段細(xì)胞處于減數(shù)分裂Ⅱ前期和中期時(shí)，只有4條染色體，所以含32P的染色體有4條(每條染色體上的2個(gè)DNA分子中一條鏈為32P，三條鏈為31P)，著絲粒分裂后，含32P的染色體仍為4條，D錯(cuò)誤。1．(2023·河北滄州高一聯(lián)考)玉米(2n＝20)一個(gè)體細(xì)胞中的每條染色體DNA雙鏈均被32P標(biāo)記，如果把該細(xì)胞放置在不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，使其連續(xù)分裂，將會(huì)在第幾次分裂中出現(xiàn)每個(gè)細(xì)胞的中期和后期分別有20條被標(biāo)記的染色體()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)一個(gè)體細(xì)胞中的每條染色體DNA雙鏈均被32P標(biāo)記，如果把該細(xì)胞放在不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，導(dǎo)致復(fù)制形成的40個(gè)DNA分子中均含有一條被標(biāo)記的脫氧核苷酸鏈，因此在第一次有絲分裂中期時(shí)，細(xì)胞中含有20條被標(biāo)記的染色體；而在第一次有絲分裂后期時(shí)，由于著絲粒的分裂，染色體數(shù)目加倍為40條，此時(shí)40條染色體上均含有標(biāo)記，此后進(jìn)行第二次有絲分裂，由于此時(shí)的染色體中每個(gè)DNA分子均是只有一條單鏈帶有32P標(biāo)記，經(jīng)過復(fù)制后產(chǎn)生的每個(gè)染色體中的2個(gè)DNA分子中，均是只有一個(gè)DNA分子帶有標(biāo)記(且只有一條單鏈帶有標(biāo)記)，因此在第二次有絲分裂中期的細(xì)胞中有20條染色體帶有標(biāo)記。進(jìn)入有絲分裂后期，由于著絲粒分裂，染色體數(shù)目暫時(shí)加倍，此時(shí)一個(gè)細(xì)胞中含有的40條染色體中只有20條帶有放射性標(biāo)記，即在第二次有絲分裂的中期和后期的細(xì)胞中都只有20條染色體帶有放射性標(biāo)記，B正確。2．(2022·廣東深圳高一期中)在含有BrdU的培養(yǎng)液中進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)，BrdU會(huì)取代胸苷摻入到新合成的鏈中，形成BrdU標(biāo)記鏈。當(dāng)用某種熒光染料對(duì)復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色時(shí)，發(fā)現(xiàn)含半標(biāo)記DNA(一條鏈被標(biāo)記)的染色單體發(fā)出明亮熒光，含全標(biāo)記DNA(兩條鏈均被標(biāo)記)的染色單體熒光被抑制(無明亮熒光)。若將一個(gè)細(xì)胞置于含BrdU的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)到第二個(gè)細(xì)胞周期的中期進(jìn)行染色并觀察。下列推測(cè)正確的是()A．1/2的染色體熒光被抑制B．1/4的染色單體發(fā)出明亮熒光C．1/2的DNA分子被BrdU標(biāo)記D．3/4的DNA單鏈被BrdU標(biāo)記答案D解析第二次有絲分裂中期，所有的染色體中都有1條染色單體的一條鏈的DNA中含有BrdU，所以每條染色體中都有一條染色單體能發(fā)出明亮熒光，A、B錯(cuò)誤；新的DNA分子的合成是以BrdU為原料進(jìn)行的，所以新合成的DNA分子全部被BrdU標(biāo)記，C錯(cuò)誤；細(xì)胞復(fù)制2次，1個(gè)DNA分子可以形成4個(gè)DNA分子，共8條鏈，只有2條鏈沒有被標(biāo)記，所以被BrdU標(biāo)記的DNA單鏈共有6條，比例為3/4，D正確。3．將用3H標(biāo)記DNA分子雙鏈的蠶豆(2n＝12)根尖移入普通培養(yǎng)液(不含放射性元素)中，再讓細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行有絲分裂至第三次分裂中期。根據(jù)圖示，判斷該細(xì)胞中染色體的標(biāo)記情況最可能是()A．12個(gè)bB．6個(gè)a,6個(gè)bC．6個(gè)b,6個(gè)cD．b＋c＝12個(gè)，但b和c數(shù)目不確定答案D解析在普通培養(yǎng)液中第一次有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞的DNA分子中僅有1條鏈被標(biāo)記，故第二次有絲分裂中期時(shí)，每條染色體的2條染色單體中僅有1條染色單體具有放射性，在有絲分裂后期時(shí)姐妹染色單體分開形成的兩條染色體隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，即第二次有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中具有放射性的染色體數(shù)目不能確定，所以在第三次有絲分裂中期的細(xì)胞中有的染色體僅有1條染色單體具有放射性，有的染色體無放射性，但二者之和一定為12。4．某科研人員用32P標(biāo)記雄果蠅精原細(xì)胞中的X和Y染色體，使其相繼完成一次有絲分裂和一次減數(shù)分裂。不考慮變異，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．有絲分裂中期和后期含有32P標(biāo)記的染色體數(shù)目相等B．有絲分裂形成的兩個(gè)子細(xì)胞中均含有32P標(biāo)記的X和Y染色體C．減數(shù)分裂Ⅰ中含有32P標(biāo)記染色體數(shù)目是減數(shù)分裂Ⅱ的2倍D．減數(shù)分裂Ⅱ形成的精細(xì)胞中可能不含有32P標(biāo)記的染色體答案A解析有絲分裂前的間期，DNA分子進(jìn)行一次半保留復(fù)制，使每條染色體上的染色單體都含有32P標(biāo)記，有絲分裂后期，著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，因此有絲分裂后期含有32P標(biāo)記的染色體數(shù)目為有絲分裂中期的2倍，A錯(cuò)誤；有絲分裂形成的兩個(gè)子細(xì)胞中均含有32P標(biāo)記的X和Y染色體，且只有DNA的一條鏈含有32P標(biāo)記，B正確；減數(shù)分裂前的間期DNA分子進(jìn)行復(fù)制，每條染色體上只有一條染色單體含有32P標(biāo)記，且具有標(biāo)記的染色單體上的DNA分子中只有一條鏈含有32P標(biāo)記，結(jié)合減數(shù)分裂的過程可知，減數(shù)分裂Ⅰ的后期，同源染色體分開，分到兩個(gè)細(xì)胞，因此減數(shù)分裂Ⅰ中含有32P標(biāo)記的染色體數(shù)目是減數(shù)分裂Ⅱ的2倍，C正確；減數(shù)分裂Ⅱ后期，每條染色體上只有一條染色單體含有32P標(biāo)記，另一條染色單體不含有32P標(biāo)記，后期著絲粒分裂，子染色體隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，故減數(shù)分裂Ⅱ形成的精細(xì)胞中可能不含有32P標(biāo)記的染色體，D正確。5．小鼠睪丸中的一個(gè)精原細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成減數(shù)分裂過程，其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是()A．初級(jí)精母細(xì)胞中每條染色體的兩條染色單體都被標(biāo)記B．次級(jí)精母細(xì)胞中每條染色體都被標(biāo)記C．只有半數(shù)精細(xì)胞中有被標(biāo)記的染色體D．產(chǎn)生的四個(gè)精細(xì)胞中的全部染色體，被標(biāo)記數(shù)與未被標(biāo)記數(shù)相等答案D解析一個(gè)精原細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期后，每條染色體的DNA分子有一條鏈被標(biāo)記，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成減數(shù)分裂過程，初級(jí)精母細(xì)胞中每條染色體只有一條染色單體被標(biāo)記；著絲粒分裂后的次級(jí)精母細(xì)胞中有一半的染色體被標(biāo)記；由于染色體的隨機(jī)結(jié)合，含有被標(biāo)記染色體的精細(xì)胞的比例不能確定；整體來看，產(chǎn)生的四個(gè)精細(xì)胞中的全部染色體，被標(biāo)記數(shù)與未被標(biāo)記數(shù)相等。6．將經(jīng)32