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生物新教材（2019）生物必修2微專題(4)
DNA復制與細胞分裂中的染色體標記問題
一、有絲分裂中染色體的標記情況
用15N標記細胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養液中進行兩次有絲分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：
由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個細胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態”，即15N/14N－DNA；第二次有絲分裂形成的子細胞有多種可能性，可能子細胞的所有染色體都含15N，也可能子細胞的所有染色體都不含15N。即子細胞含有15N的染色體為0～2n條(體細胞染色體為2n條)。
例1　1個不含15N的洋蔥根尖分生區細胞在含15N標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養液中完成一個細胞周期，然后轉入不含15N標記的培養液中繼續培養至第二個細胞周期的分裂中期，下圖能正確表示該細胞分裂中期的是(只考慮其中一條染色體上的DNA分子)(　　)
答案　D
解析　DNA的復制方式為半保留復制，將1個不含15N的洋蔥根尖分生區細胞放入含15N標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養液中培養一個細胞周期的時間，則第一個細胞周期結束后每條染色體的DNA上均有一條鏈有15N標記，一條鏈沒有15N標記，取出細胞，移到不含15N標記的培養液中，經過DNA復制后，第二個細胞周期的分裂中期每條染色體含有兩條染色單體，其中一條染色單體的DNA的一條鏈含15N標記，一條鏈沒有15N標記，而另一條染色單體上的DNA的兩條鏈均不含有15N標記，D項正確。
例2　用32P標記了某玉米體細胞(正常體細胞含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入不含32P的培養基中培養，完成了兩次細胞分裂。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．在第一次細胞分裂的中期，一個細胞中的染色體總數和被32P標記的染色體數分別是20和20
B．在第二次細胞分裂的后期，一個細胞中的染色體總數和被32P標記的染色體數分別是40和40
C．在第一次分裂完成后，形成的兩個子細胞中染色體上的DNA都是有一條鏈含32P，另一條鏈不含32P
D．在第二次分裂完成后，形成的四個子細胞中含32P的染色體數從0到20都有可能
答案　B
解析　第二次分裂前的間期，DNA進行復制，形成的染色體中一個DNA的兩條鏈均含31P，另一個DNA中一條鏈含有32P，另一條鏈含31P，在第二次細胞分裂的后期，一個細胞中的染色體總條數是40，被32P標記的染色體條數是20，B錯誤。
二、減數分裂中染色體的標記情況
用15N標記細胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養液中進行正常減數分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：
由圖可以看出，在減數分裂過程中細胞連續分裂兩次，DNA只復制一次，所以四個子細胞中所有的DNA分子都呈“雜合”狀態，即15N/14N－DNA，子細胞的所有染色體都含15N。
例3　假設某果蠅的一個精原細胞的全部染色體DNA分子均用15N標記，然后培養在含14N的培養基中，則該精原細胞經過減數分裂產生的4個精子中，含15N標記的精子數目為(　　)
A．0 B．2 C．4 D．8
答案　C
解析　根據DNA分子復制的過程可知，模板鏈是含15N的DNA鏈，原料是含14N的脫氧核苷酸，復制一次后，每個DNA分子都是一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，因此在減數分裂產生的四個精子中，每一個精子中的DNA組成都是一條鏈含15N，另一條鏈含14N，所以減數分裂形成的四個精子中所有的DNA均含有15N，C正確。
例4　將全部DNA分子雙鏈經32P標記的某雄性動物的1個細胞(正常體細胞染色體數2n＝20)置于不含32P的培養基中培養，經過連續兩次細胞分裂后產生4個子細胞。下列有關推斷正確的是(　　)
A．若進行有絲分裂，第二次有絲分裂后期，1個細胞中被32P標記的染色體為40條
B．若進行減數分裂，減數分裂Ⅱ后期，1個細胞中被32P標記的染色體為40條
C．若進行有絲分裂，則4個子細胞中含32P染色體的子細胞比例一定為
D．若進行減數分裂，則4個子細胞中含32P染色體的子細胞比例一定為1
答案　D
解析　若進行有絲分裂，當細胞處于第二次有絲分裂后期時，1個細胞中具有32P標記的染色體為20條，A錯誤；若進行減數分裂，減數分裂Ⅱ后期，著絲粒分裂，所以1個細胞中被32P標記的染色體為20條，B錯誤；若進行有絲分裂，當細胞處于第二次分裂后期時，染色單體分開，具有32P標記的染色體也隨機進入2個細胞，所以經過連續兩次細胞分裂后產生的4個子細胞中，含32P染色體的子細胞有2個或3個或4個，C錯誤；若進行減數分裂，經過連續兩次細胞分裂后產生4個子細胞，DNA只復制一次，因此含32P染色體的子細胞比例一定為1，D正確。
1．蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養基中繼續分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是(　　)
A．每條染色體的兩條單體都被標記
B．每條染色體中都只有一條單體被標記
C．只有半數的染色體中一條單體被標記
D．每條染色體的兩條單體都不被標記
答案　B
2．(2019·湖南重點中學演練)BrdU在DNA復制過程中能替代胸腺嘧啶脫氧核苷酸。由于含BrdU的情況不同，染色單體著色的深淺也不同：當DNA只有一條單鏈摻有BrdU時，則染色單體著色深；當DNA的兩條單鏈都摻有BrdU時，則染色單體著色淺。現將豌豆根尖分生區細胞放在含有BrdU的培養基中培養，對處于不同細胞周期的細胞進行染色、制片后，在顯微鏡下可觀察每條染色體的姐妹染色單體的著色情況。下列有關說法不正確的是(　　)
A．在此實驗中，DNA中的堿基A可以與堿基T、BrdU進行配對
B．第一次分裂的中期，每條染色體中的染色單體均著色深
C．第二次分裂的中期，每條染色體中一條染色單體為深色，另一條為淺色
D．第三次分裂的中期，不可能出現每條染色體中的染色單體均著色淺的細胞
答案　D
解析　由于DNA是半保留復制，在此實驗中DNA復制時，DNA中的堿基T可以與堿基A進行配對，由于BrdU在DNA復制過程中能替代胸腺嘧啶脫氧核苷酸，因此堿基A可以與堿基T、BrdU進行配對，A正確；在第一次分裂的中期，每條染色體上的每個DNA分子的一條單鏈不含BrdU，另一條單鏈含有BrdU，所以染色單體均著色深，B正確；在第二次分裂的中期，每條染色體上的兩個DNA分子的情況是：一個DNA分子的兩條單鏈均含BrdU；另一個DNA分子的一條單鏈含BrdU，另一條單鏈不含BrdU，所以每條染色體的染色單體中一條著色深，一條著色淺，C正確；第二次細胞分裂過程中，著絲粒分裂后，若著色淺的染色體均移向了同一極，則該細胞在下一次分裂中期時，每條染色體中的染色單體均著色淺，D錯誤。
3．用32P標記玉米細胞(正常體細胞含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入不含32P的培養基中培養，讓其分裂n次，若一個細胞中的染色體總數和被32P標記的染色體數分別是40和2，則該細胞至少是處于第幾次分裂的分裂期(　　)
A．第一次 B．第二次
C．第三次 D．第四次
答案　C
解析　根據題意分析可知：玉米細胞含20條染色體，第一次有絲分裂后期，被32P標記的染色體條數為40條；第二次有絲分裂中期的細胞中有20條染色體，有40條染色單體，而其中的一半，即20條具有32P標記。當細胞處于第二次有絲分裂后期時，染色單體分開，具有32P標記的染色體也隨機進入2個細胞，而子細胞分到具有32P標記的染色體的數目為0～20條。而第三次分裂是以第二次分裂后的子細胞為前提，因此第三次有絲分裂的分裂期，被32P標記的染色體在0到20條之間。
4．將含有一對同源染色體、其DNA分子都已用32P標記的1個精原細胞，在只供給含31P的原料中先進行一次有絲分裂，產生的兩個子細胞再各自進行減數分裂。則最終所產生的八個精子中，被32P標記的精子可能有(　　)
A．2或4個 B．2、4或6個
C．4、6或8個 D．4個
答案　D
解析　由題干可知：1個精原細胞中2個DNA分子都用32P標記，在供給含31P的原料中先進行一次有絲分裂，產生兩個子細胞，這兩子細胞含有的兩個DNA分子都是一條鏈含有32P，一條鏈含有31P；兩個子細胞再在31P的環境中各自進行減數分裂，在減數分裂前的間期，DNA進行復制，每個細胞中的兩個DNA分子經過復制形成四個DNA分子，這四個DNA分子中，有兩個DNA是一條鏈含有32P，一條鏈含有31P，還有兩個DNA只含31P。減數分裂結束后，這四個DNA分子平均分配給四個精子，每一個精子只含一個DNA分子，因此每個細胞減數分裂形成四個精子，其中有兩個精子既含32P，也含31P，還有兩個精子只含31P，即被32P標記的精子有4個。
5．某生物的1個精原細胞(含8條染色體)的DNA分子用15N標記后置于含14N的培養基中培養，經過細胞分裂得到4個子細胞。下列推斷正確的是(　　)
A．若進行有絲分裂，則含15N染色體的子細胞比例為50%
B．若進行減數分裂，則含15N染色體的子細胞比例為100%
C．若進行有絲分裂，則第二次分裂中期細胞中含14N的染色單體有8條
D．若進行減數分裂，則減數分裂Ⅱ中期細胞中含14N的染色單體有4條
答案　B
解析　由分析可知，若細胞進行2次有絲分裂，含15N染色體的子細胞比例為50%或75%或100%，A錯誤；若進行減數分裂，形成的子細胞都含15N染色體，B正確；若進行有絲分裂，經過一次細胞分裂后，形成的2個子細胞中的DNA分子都是15N/14N，再復制一次形成的DNA分子分別是15N/14N、14N/14N，中期時存在于2條染色單體上，則第二次分裂中期含14N的染色單體有16條，C錯誤；若進行減數分裂，則減數分裂Ⅱ中期每條染色體上的2條染色單體都含有14N，所以含14N的染色單體有8條，D錯誤。
6．在熒光顯微鏡下觀察被標記的某動物的睪丸細胞，等位基因A、a被分別標記為紅、黃色，等位基因B、b被分別標記為藍、綠色。①③細胞都處于染色體向兩極移動的時期。不考慮基因突變和同源染色體非姐妹染色單體的互換，下列有關推測合理的是(　　)
A．①時期的細胞中向每一極移動的都有紅、黃、藍、綠色熒光點，各2個
B．③時期的細胞中向每一極移動的都有紅、黃、藍、綠色熒光點，各1個
C．②時期的初級精母細胞中都有紅、黃、藍、綠色熒光點，各2個
D．圖中精細胞產生的原因是減數分裂Ⅰ或減數分裂Ⅱ過程異常
答案　C
解析　①細胞處于有絲分裂后期，此時細胞每一極都含有該生物全部的基因，因此細胞中向每一極移動的都有紅、黃、藍、綠色熒光點，各1個，A錯誤；③細胞處于減數分裂Ⅱ后期，根據精細胞的基因組成可知，此時細胞中向每一極移動的都有紅(A)、藍(B)、綠(b)色熒光點，各1個，B錯誤；經過間期DNA的復制，初級精母細胞中的基因數目加倍，因此②時期的初級精母細胞中都有紅、黃、藍、綠色熒光點，各2個，C正確；圖中精細胞產生的原因是減數分裂Ⅰ過程異常，D錯誤。

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