資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
微專題7　細(xì)胞分裂過程中的同位素標(biāo)記問題
[知識必備]
1.DNA分子半保留復(fù)制圖像及解讀
2.進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞在細(xì)胞增殖過程中核DNA和染色體的標(biāo)記情況分析
細(xì)胞DNA復(fù)制一次細(xì)胞分裂一次，如圖為連續(xù)分裂兩次的過程圖(以一條染色體為例)。
由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個子細(xì)胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條子鏈組成；第二次有絲分裂后最終形成的子細(xì)胞中含親代DNA鏈的染色體條數(shù)是0～2n(以體細(xì)胞染色體數(shù)為2n為例)。
3.進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞在分裂過程中核DNA和染色體的標(biāo)記情況分析
在進(jìn)行減數(shù)分裂之前，DNA復(fù)制一次，減數(shù)分裂過程中細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。如圖是一次減數(shù)分裂的結(jié)果(以一對同源染色體為例)。
由圖可以看出，減數(shù)分裂過程中細(xì)胞雖然連續(xù)分裂兩次，但DNA只復(fù)制一次，所以四個子細(xì)胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條利用原料合成的子鏈組成。
[典例賞析]
1.(2021·黃岡調(diào)研)某性原細(xì)胞(2n＝16)的DNA全部被32P標(biāo)記，其在含31P的培養(yǎng)基中進(jìn)行一次有絲分裂后繼續(xù)進(jìn)行減數(shù)分裂，下列能正確表示有絲分裂前期(白色柱狀圖)和減數(shù)分裂Ⅰ前期(灰色柱狀圖)每個細(xì)胞中含32P的染色單體和核DNA分子數(shù)目的是(　　)
答案　A
解析　繪制染色體和核DNA分子被標(biāo)記情況，并只以一條染色體上DNA分子的標(biāo)記情況為例，繪制如圖(圖中線條代表核DNA分子中的一條鏈)。
該性原細(xì)胞在含31P的培養(yǎng)基中在有絲分裂前的間期由于DNA的半保留復(fù)制，有絲分裂前期的每條染色體上有兩個DNA分子，且DNA分子雙鏈均為一條含31P，另一條含32P，故有絲分裂前期含32P的染色單體和核DNA分子數(shù)目分別為32和32；有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中每個核DNA分子雙鏈均為一條含31P，另一條含32P，子細(xì)胞在含31P的培養(yǎng)基中繼續(xù)進(jìn)行減數(shù)分裂，則減數(shù)分裂Ⅰ前期每個細(xì)胞中含32P的染色單體和核DNA分子數(shù)目分別為16和16。
2.(2021·長沙市調(diào)研)蠶豆根尖細(xì)胞(2N＝12)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
解析　DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸(3H－T)培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期，每一個DNA分子都有一條脫氧核苷酸鏈含3H－T，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)至中期，每個DNA分子復(fù)制的兩個DNA分子存在于同一染色體的兩條姐妹染色單體上，其中一個DNA分子的一條鏈含3H－T，如下圖：
[突破方法]
四步法解決細(xì)胞分裂中核DNA和染色體標(biāo)記問題
[對點(diǎn)小練]
1.(2019·4月浙江選考，25)在含有BrdU的培養(yǎng)液中進(jìn)行DNA復(fù)制時，BrdU會取代胸苷摻入到新合成的鏈中，形成BrdU標(biāo)記鏈。當(dāng)用某種熒光染料對復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色，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)。若將一個細(xì)胞置于含BrdU的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)到第三個細(xì)胞周期的中期進(jìn)行染色并觀察。下列推測錯誤的是(　　)
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.全部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　DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，第一次分裂結(jié)束后所有染色體的DNA分子中一條鏈不含BrdU，另外一條鏈含有BrdU；第二次分裂結(jié)束后有1/2的染色體上的DNA分子兩條鏈均含有BrdU，1/2的染色體上的DNA分子中一條鏈不含BrdU，另外一條鏈含有BrdU；到第三次有絲分裂中期，全部DNA分子被BrdU標(biāo)記，所有染色體均含有姐妹染色單體，其中有1/2的染色體上的2個DNA分子的兩條鏈均含BrdU(熒光被抑制)，有1/2的染色體上的2個DNA分子中的1個DNA分子的兩條鏈中的1條含BrdU、1條不含，另1個DNA分子的兩條鏈均含BrdU，所以有1/4的染色單體會發(fā)出明亮熒光，綜上所述，本題選D。
2.(2021·長沙模擬)用32P標(biāo)記了玉米體細(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)，在第二次細(xì)胞分裂完成后每個細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)是(　　)
A.0條 B.20條
C.大于0條小于20條 D.以上都有可能
答案　D
解析　第一次細(xì)胞分裂完成后形成的細(xì)胞中，DNA雙鏈均是一條鏈含有32P，另一條鏈不含32P，第二次細(xì)胞分裂前的間期，染色體復(fù)制后每條染色體上都是一條染色單體含32P，一條染色單體不含32P，有絲分裂后期姐妹染色單體分離，如果含32P的20條染色體同時移向細(xì)胞的一極，不含32P的20條染色體同時移向細(xì)胞的另一極，則產(chǎn)生的子細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是20條和0條；如果移向細(xì)胞兩極的20條染色體中既有含32P的，也有不含32P的，則形成的子細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體數(shù)大于0條小于20條。
3.(2021·皖西教育聯(lián)盟模擬)將全部DNA分子的雙鏈經(jīng)32P標(biāo)記的雄性動物細(xì)胞(染色體數(shù)為2N)置于含31P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。經(jīng)過連續(xù)兩次細(xì)胞分裂后產(chǎn)生4個子細(xì)胞，檢測子細(xì)胞中的情況。下列推斷正確的是(　　)
A.若進(jìn)行有絲分裂，則含32P染色體的子細(xì)胞比例一定為1/2
B.若進(jìn)行減數(shù)分裂，則含32P染色體的子細(xì)胞比例一定為1
C.若產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中的染色體都含32P，則一定進(jìn)行有絲分裂
D.若產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中的染色體不都含32P，則一定進(jìn)行減數(shù)分裂
答案　B
解析　細(xì)胞連續(xù)分裂兩次后產(chǎn)生4個子細(xì)胞，可分為兩種情況：第一種情況是細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂，產(chǎn)生4個生殖細(xì)胞，此過程前的間期DNA只復(fù)制一次，由于DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，因此產(chǎn)生的每個生殖細(xì)胞中含32P染色體數(shù)為N，B正確；第二種情況是細(xì)胞進(jìn)行了兩次有絲分裂，每次有絲分裂之前的間期DNA復(fù)制一次，因此第一次有絲分裂后，所有染色體中的DNA分子均有一條鏈被32P標(biāo)記，第二次有絲分裂后期，染色單體隨機(jī)分開進(jìn)入兩個細(xì)胞，因此含有32P染色體的子細(xì)胞比例最少為1/2，但不一定為1/2，A錯誤；若產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中的染色體都含32P，則一定進(jìn)行減數(shù)分裂，C錯誤；若產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中的染色體不都含32P，則一定進(jìn)行有絲分裂，D錯誤。

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