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生物新教材（2019）生物必修2微专题(4)
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)。
例1　1个不含15N的洋葱根尖分生区细胞在含15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期，然后转入不含15N标记的培养液中继续培养至第二个细胞周期的分裂中期，下图能正确表示该细胞分裂中期的是(只考虑其中一条染色体上的DNA分子)(　　)
答案　D
解析　DNA的复制方式为半保留复制，将1个不含15N的洋葱根尖分生区细胞放入含15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养一个细胞周期的时间，则第一个细胞周期结束后每条染色体的DNA上均有一条链有15N标记，一条链没有15N标记，取出细胞，移到不含15N标记的培养液中，经过DNA复制后，第二个细胞周期的分裂中期每条染色体含有两条染色单体，其中一条染色单体的DNA的一条链含15N标记，一条链没有15N标记，而另一条染色单体上的DNA的两条链均不含有15N标记，D项正确。
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　第二次分裂前的间期，DNA进行复制，形成的染色体中一个DNA的两条链均含31P，另一个DNA中一条链含有32P，另一条链含31P，在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总条数是40，被32P标记的染色体条数是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．0 B．2 C．4 D．8
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四个精子中，每一个精子中的DNA组成都是一条链含15N，另一条链含14N，所以减数分裂形成的四个精子中所有的DNA均含有15N，C正确。
例4　将全部DNA分子双链经32P标记的某雄性动物的1个细胞(正常体细胞染色体数2n＝20)置于不含32P的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞。下列有关推断正确的是(　　)
A．若进行有丝分裂，第二次有丝分裂后期，1个细胞中被32P标记的染色体为40条
B．若进行减数分裂，减数分裂Ⅱ后期，1个细胞中被32P标记的染色体为40条
C．若进行有丝分裂，则4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为
D．若进行减数分裂，则4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为1
答案　D
解析　若进行有丝分裂，当细胞处于第二次有丝分裂后期时，1个细胞中具有32P标记的染色体为20条，A错误；若进行减数分裂，减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，所以1个细胞中被32P标记的染色体为20条，B错误；若进行有丝分裂，当细胞处于第二次分裂后期时，染色单体分开，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞有2个或3个或4个，C错误；若进行减数分裂，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，DNA只复制一次，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，D正确。
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
2．(2019·湖南重点中学演练)BrdU在DNA复制过程中能替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸。由于含BrdU的情况不同，染色单体着色的深浅也不同：当DNA只有一条单链掺有BrdU时，则染色单体着色深；当DNA的两条单链都掺有BrdU时，则染色单体着色浅。现将豌豆根尖分生区细胞放在含有BrdU的培养基中培养，对处于不同细胞周期的细胞进行染色、制片后，在显微镜下可观察每条染色体的姐妹染色单体的着色情况。下列有关说法不正确的是(　　)
A．在此实验中，DNA中的碱基A可以与碱基T、BrdU进行配对
B．第一次分裂的中期，每条染色体中的染色单体均着色深
C．第二次分裂的中期，每条染色体中一条染色单体为深色，另一条为浅色
D．第三次分裂的中期，不可能出现每条染色体中的染色单体均着色浅的细胞
答案　D
解析　由于DNA是半保留复制，在此实验中DNA复制时，DNA中的碱基T可以与碱基A进行配对，由于BrdU在DNA复制过程中能替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸，因此碱基A可以与碱基T、BrdU进行配对，A正确；在第一次分裂的中期，每条染色体上的每个DNA分子的一条单链不含BrdU，另一条单链含有BrdU，所以染色单体均着色深，B正确；在第二次分裂的中期，每条染色体上的两个DNA分子的情况是：一个DNA分子的两条单链均含BrdU；另一个DNA分子的一条单链含BrdU，另一条单链不含BrdU，所以每条染色体的染色单体中一条着色深，一条着色浅，C正确；第二次细胞分裂过程中，着丝粒分裂后，若着色浅的染色体均移向了同一极，则该细胞在下一次分裂中期时，每条染色体中的染色单体均着色浅，D错误。
3．用32P标记玉米细胞(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，让其分裂n次，若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2，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期(　　)
A．第一次 B．第二次
C．第三次 D．第四次
答案　C
解析　根据题意分析可知：玉米细胞含20条染色体，第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数为40条；第二次有丝分裂中期的细胞中有20条染色体，有40条染色单体，而其中的一半，即20条具有32P标记。当细胞处于第二次有丝分裂后期时，染色单体分开，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，而子细胞分到具有32P标记的染色体的数目为0～20条。而第三次分裂是以第二次分裂后的子细胞为前提，因此第三次有丝分裂的分裂期，被32P标记的染色体在0到20条之间。
4．将含有一对同源染色体、其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，产生的两个子细胞再各自进行减数分裂。则最终所产生的八个精子中，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
解析　由题干可知：1个精原细胞中2个DNA分子都用32P标记，在供给含31P的原料中先进行一次有丝分裂，产生两个子细胞，这两子细胞含有的两个DNA分子都是一条链含有32P，一条链含有31P；两个子细胞再在31P的环境中各自进行减数分裂，在减数分裂前的间期，DNA进行复制，每个细胞中的两个DNA分子经过复制形成四个DNA分子，这四个DNA分子中，有两个DNA是一条链含有32P，一条链含有31P，还有两个DNA只含31P。减数分裂结束后，这四个DNA分子平均分配给四个精子，每一个精子只含一个DNA分子，因此每个细胞减数分裂形成四个精子，其中有两个精子既含32P，也含31P，还有两个精子只含31P，即被32P标记的精子有4个。
5．某生物的1个精原细胞(含8条染色体)的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过细胞分裂得到4个子细胞。下列推断正确的是(　　)
A．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞比例为50%
B．若进行减数分裂，则含15N染色体的子细胞比例为100%
C．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期细胞中含14N的染色单体有8条
D．若进行减数分裂，则减数分裂Ⅱ中期细胞中含14N的染色单体有4条
答案　B
解析　由分析可知，若细胞进行2次有丝分裂，含15N染色体的子细胞比例为50%或75%或100%，A错误；若进行减数分裂，形成的子细胞都含15N染色体，B正确；若进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都是15N/14N，再复制一次形成的DNA分子分别是15N/14N、14N/14N，中期时存在于2条染色单体上，则第二次分裂中期含14N的染色单体有16条，C错误；若进行减数分裂，则减数分裂Ⅱ中期每条染色体上的2条染色单体都含有14N，所以含14N的染色单体有8条，D错误。
6．在荧光显微镜下观察被标记的某动物的睾丸细胞，等位基因A、a被分别标记为红、黄色，等位基因B、b被分别标记为蓝、绿色。①③细胞都处于染色体向两极移动的时期。不考虑基因突变和同源染色体非姐妹染色单体的互换，下列有关推测合理的是(　　)
A．①时期的细胞中向每一极移动的都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各2个
B．③时期的细胞中向每一极移动的都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各1个
C．②时期的初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各2个
D．图中精细胞产生的原因是减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ过程异常
答案　C
解析　①细胞处于有丝分裂后期，此时细胞每一极都含有该生物全部的基因，因此细胞中向每一极移动的都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各1个，A错误；③细胞处于减数分裂Ⅱ后期，根据精细胞的基因组成可知，此时细胞中向每一极移动的都有红(A)、蓝(B)、绿(b)色荧光点，各1个，B错误；经过间期DNA的复制，初级精母细胞中的基因数目加倍，因此②时期的初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿色荧光点，各2个，C正确；图中精细胞产生的原因是减数分裂Ⅰ过程异常，D错误。

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