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密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
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高频微专题5　细胞分裂与DNA复制的综合
满分40分,限时25分钟
一、选择题(本题共6小题,共24分。每题只有一项符合题目要求,每题4分。)
1.取小白鼠(XY型,2n=40)的一个精原细胞,在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培养基中完成一个有丝分裂周期后形成两个相同的精原细胞,将所得子细胞全部转移至普通培养基中完成减数分裂(不考虑染色体互换、实验误差和质DNA)。下列相关叙述错误的是　(　　)
A.一个精细胞中可能有1条含3H的Y染色体
B.一个初级精母细胞中含3H的染色体共有40条
C.一个次级精母细胞可能有2条含3H的X染色体
D.一个精细胞中最多可能有20条含3H的染色体
2.用32P标记雄果蝇(2N=8)的精原细胞甲的所有染色体,将甲放在不含32P的培养基中完成一个细胞周期后,其中一个子细胞乙在该培养基中继续分裂,产生的精子丙所含性染色体为XY。若乙分裂过程染色体变异只发生一次,则下列关于乙细胞分裂的叙述,错误的是(　　)
A.产生的四个精子的染色体数目分别为5、5、3、3
B.减数第一次分裂过程中一对同源染色体未正常分离
C.减数第一次分裂中期细胞中被标记的染色单体可能多于8条
D.在产生丙的次级精母细胞中被标记的核DNA分子至少有4个
3.某研究小组采用放射性同位素14C进行了两组二倍体动物细胞学实验:
实验一:诱导14C完全标记的细胞样本,使其分别在只有12C的培养基内进行有丝分裂和减数分裂,实验期间收集到分裂中期的细胞样本甲和乙,统计样本放射性标记的染色体数和核DNA数如下表:
样本 标记染色体数 标记核DNA数
甲 20 40
乙 10 20
实验二:使用放射性同位素14C分别标记尿嘧啶核糖核苷酸和亮氨酸,其后添加到两组细胞培养基中,并对14C在细胞中的分布进行跟踪测定,实验过程中,发现细胞对放射性亮氨酸的吸收量远远高于同时期对放射性尿嘧啶核糖核苷酸的吸收量。
下列关于该实验的叙述错误的是(　　)
A.甲、乙细胞中染色体组的数目分别是2、1
B.实验一的表格中所有的DNA分子都含12C
C.甲细胞和乙细胞中均会发生非同源染色体的自由组合
D.实验二说明同时期蛋白质合成量多于RNA合成量
4.科研人员将红色荧光蛋白基因导入烟草细胞培育转基因烟草,如图①②③为两个红色荧光蛋白基因随机整合在染色体上的三种转基因烟草的体细胞示意图(不考虑染色体互换和突变)。下列相关叙述错误的是(　　)
A.通过与正常非转基因植株杂交可以区分红色荧光蛋白基因在①②③的位置情况
B.植株③的一个精原细胞形成的4个花粉细胞中至少有1个没有红色荧光蛋白基因
C.处于有丝分裂后期时有4条染色体含有红色荧光蛋白基因的细胞来自植株②③
D.处于减数第二次分裂后期时可能含4个红色荧光蛋白基因的细胞来自植株①③
5.某二倍体动物(2n=4)的基因型为AaDDEe,将其精巢中一个精原细胞中染色体上的DNA双链用放射性同位素32P标记后,放入只含31P的培养基中培养,分裂过程中产生的一个子细胞中染色体及其基因位置关系如图所示。若该精原细胞分裂过程中突变或基因重组只发生一次,下列相关叙述错误的是(　　)
A.若图中细胞的4条染色体均有放射性,说明该精原细胞没有进行有丝分裂
B.若细胞只有1、2号染色体有放射性,说明该细胞发生了基因突变
C.若图中细胞只有1条染色体有放射性,说明该精原细胞DNA至少经过3次复制
D.与该细胞同时形成且处于同一时期的另一个细胞的基因型为AaDDEE或aaDDEE或AADDEE
6.现建立“动物精原细胞(2n=4)有丝分裂和减数分裂过程”模型。1个精原细胞(假定DNA中的P都为32P,其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养,分裂为2个子细胞,其中1个子细胞发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示,H(h)、R(r)是其中的两对基因,细胞②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确的是(　　)
A.细胞①形成过程中没有发生基因重组
B.细胞②中最多有两条染色体含有32P
C.细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等
D.细胞④~⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、1、1
二、非选择题(本题共1小题,共16分。)
7.(16分)图1为某雄性动物(2n=8)精巢中某细胞的分裂图,图2为该细胞分裂过程中某些时期的核DNA分子、染色体的数量变化曲线。回答下列问题:
　　
(1)图1细胞处于　　　　期,细胞中每条染色体含　　　　条染色单体,其下一时期染色体数目为　　　　条。
(2)图2 BC段的细胞名称为　　　　　　　,与D时期对应的虚线变化的原因是　　　　　　　　　　　　　　　,图2中从　　点对应时期开始,细胞中不再含有同源染色体。
(3)该动物精巢中细胞内染色体组数最多可达到　　　个。若形成图1的原始细胞的DNA用放射性32P标记,在不含放射性的31P培养基中连续进行两次有丝分裂,则子细胞中含有的放射性染色体的数目为　　条。
答案全解全析
1.C　
解题关键:该实验过程中,经过有丝分裂产生的精原细胞中,由于DNA的半保留复制,每个DNA均为一条链被标记,另一条链未被标记。然后将所得精原细胞全部转移至普通培养基中完成减数分裂。减数分裂前也会进行一次DNA复制,复制的每条染色体(含姐妹染色单体)中的两个DNA分子,一个DNA分子含一条标记链,另一个DNA分子不含标记链,然后继续减数分裂。
选项分析:减数第二次分裂后期,染色体着丝粒分裂形成的两条Y染色体一条含3H,一条不含,随后它们随机移向细胞两极,所以最终形成的精子中可能有1条含3H的Y染色体,也可能有一条不含3H的Y染色体,还可能不含Y染色体,A正确;经过有丝分裂产生的精原细胞中,每个DNA均为一条链被3H标记,另一条链未被3H标记,后将该精原细胞移至普通培养基中,精原细胞经过间期DNA复制形成初级精母细胞,初级精母细胞中含3H的染色体共有40条,B正确;一个次级精母细胞有0或1或2DNA只有一条链含3H,因此即便在减数第二次分裂后期,某次级精母细胞中含有两条X染色体的情况下,该细胞也只有一条X染色体含3H,C错误;减数第一次分裂完成形成的两个次级精母细胞,每个细胞均含20条含3H的染色体,减数第二次分裂后期,着丝粒分裂,形成40条染色体,其中有20条含3H的染色体,20条不含3H的染色体,随机分向细胞两极,一个精细胞可能获得0~20条含3H的染色体,D正确。
2.D　32P标记的甲放在不含32P的培养基中完成一个细胞周期,即进行有丝分裂产生两个子细胞,子细胞中的每条染色体的DNA分子均为一条链被32P标记,另一条链没被标记。其中一个子细胞乙在培养基中继续进行减数分裂,产生的精子丙所含性染色体为XY,且乙分裂过程中只发生一次染色体变异,可判断乙在减数第一次分裂过程中X和Y这对同源染色体没有分开,产生的次级精母细胞一个有5条染色体,另一个只有3条染色体,因此产生的四个精子的染色体数目分别为5、5、3、3,A、B正确;根据DNA分子半保留复制的原理,减数第一次分裂过程中每条染色体只有一条染色单体被32P标记,即减数第一次分裂中期细胞中被标记的染色单体有8条,但在DNA复制过程中可能发生同源染色体的互换,因此,减数第一次分裂中期细胞中被标记的染色单体可能多于8条,C正确;产生丙的次级精母细胞(减数第二次分裂前、中期)中有5条染色体,每条染色体均有一条染色单体的DNA分子被标记,因此,在产生丙的次级精母细胞中被标记的核DNA分子至少有5个,D错误。
3.C　由于甲和乙均为分裂中期的细胞样本,且与甲相比,乙的染色体数目减半,可推断甲可能是有丝分裂中期细胞或减数第一次分裂中期细胞,乙为减数第二次分裂中期细胞,故甲、乙细胞中染色体组的数目分别是2、1,A正确;不管甲、乙进行的是何种方式的细胞分裂,它们的染色体都进行了一次复制,染色体中的每个DNA分子都含甲细胞如果进行有丝分裂,则不可能发生非同源染色体的自由组合,乙细胞处于减数第二次分裂,不会发生非同源染色体的自由组合,C错误;亮氨酸是合成蛋白质的原料,尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料,由于细胞对放射性亮氨酸的吸收量远远高于同时期对放射性尿嘧啶核糖核苷酸的吸收量,因此实验二说明同时期蛋白质合成量多于RNA合成量,D正确。
4.B　
解题关键:先分析两个红色荧光蛋白基因随机整合在染色体上的三种转基因烟草的体细胞示意图,其中①为两个红色荧光蛋白基因整合在一对同源染色体的一条染色体上,②为两个红色荧光蛋白基因整合在一对同源染色体的两条染色体上,③为两个红色荧光蛋白基因整合在两对同源染色体的两条非同源染色体上。因此,如果用显性基因表示红色荧光蛋白基因,可以把三种转基因烟草理解为Aa、AA、AaBb三种基因型的烟草植株,正常非转基因植株可以理解为aa、aa、aabb基因型的植株。
选项分析:如果与正常非转基因植株杂交,①杂交的子代具有红色荧光蛋白基因的植株与不具有红色荧光蛋白基因的植株的比例为1∶1,②杂交的子代全部是具有红色荧光蛋白基因的植株,③杂交的子代具有红色荧光蛋白基因的植株与不具有红色荧光蛋白基因的植株的比例为3∶1,因此可以根据杂交结果区分红色荧光蛋白基因在①②③的位置情况,A正确。植株③的一个精原细胞形成的4个花粉细胞可以理解为AaBb产生的四个精子,在不考虑染色体互换和突变的情况下,这四个精子两两相同,只有两种精子,如果两种精子的基因型是AB和ab,则两个含有红色荧光蛋白基因,另外两个不含有;如果两种精子的基因型是Ab和aB,则四个均含有红色荧光蛋白基因,B错误。根据红色荧光蛋白基因在染色体上的位置可知,①处于有丝分裂后期时有2条染色体含有红色荧光蛋白基因,②③处于有丝分裂后期时均有4条染色体含有红色荧光蛋白基因,C正确。①的一条染色体上有两个红色荧光蛋白基因,复制后变成4个,故①进行减数分裂,在减数第二次分裂后期,其中一个细胞中含4个红色荧光蛋白基因;由于②的红色荧光蛋白基因位于一对同源染色体的两条染色体上,减数第一次分裂后,同源染色体分离,分别进入两个次级精母细胞中,因此处于减数第二次分裂后期时细胞中只含有2个红色荧光蛋白基因;③进行减数分裂时细胞中含红色荧光蛋白基因的非同源染色体可以组合进入一个次级精母细胞中,因此也可能有含4个红色荧光蛋白基因的细胞,D正确。
5.B　图中细胞处于减数第二次分裂后期,若细胞中4条染色体均有放射性,说明该精原细胞只进行了一次染色体复制,因此没有进行有丝分裂,A正确;若细胞只有1、2号染色体有放射性,3、4号染色体没有放射性,说明细胞(依据),在接下来的减数分裂中,若发生基因突变,则1、2号染色体中应该只有一条有放射性,若发生基因重组,1、2号染色体中均可有放射性,B错误;因为细胞中共有4条染色体,在第一次复制后子代DNA都具有放射性,第二次复制后,一半的DNA分子具有放射性,位于同一条染色体的姐妹染色单体:一条有放射性,一条无放射性,若图中染色体只有一条有放射性,则在进行减数分裂之前细胞已进行了至少两次有丝分裂,第二次有丝分裂时,在有丝分裂的后期姐妹染色单体分开后随机移向细胞的两极,所以在细胞中具有放射性的染色体有可能是0条、1条、2条、3条、4条,故DNA分子第三次复制就可能出现图中细胞只有1条染色体具有放射性的情况,C正确;由图和题干可知,图中的A、a基因可能是染色体互换导致的,也可能是基因突变导致的,所以,与该细胞同时形成且处于同一时期的另一个细胞的基因型为AaDDEE或aaDDEE或AADDEE,D正确。
6.D　图中细胞①处于减数第一次分裂前期,分析细胞①中基因组成可知,发生了染色体互换,即发生了基因重组,A错误;根据DNA半保留复制,1个精原细胞(DNA中的P都为32P)在不含32P的培养液中正常培养,经过一次有丝分裂产生的子细胞中每条染色体中的DNA分子一条链含32P,另一条链不含32P。该子细胞经过减数第一次分裂前的间期DNA复制,形成的细胞①中每条染色体应只有一条染色单体的DNA分子的一条链含有32P,细胞①形成细胞②会发生同源染色体分离,正常情况下,细胞②中有两条染色体含有32P,但根据题图可知,H和h所在的染色体发生过互换,故细胞②中H和h所在染色体可能都含有32P,因此细胞②中最多有3条染色体含有32P,B错误;根据B项分析可知,正常情况下,细胞②和③中各有两条染色体含有32P,但由于细胞①中发生了H和h的互换,而发生互换的染色单体上不确定是否含有32P,故细胞②和细胞③中含有32P的染色体数可能相等,也可能不相等,C错误;如果细胞②的H和R所在染色体含有32P,且细胞②中h所在染色体含有32P,则r所在染色体不含有32P,因此形成的细胞④含有32P的核DNA分子数为2个,形成的细胞⑤含有32P的核DNA分子数为1个,由于细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段),h所在的染色体与其中一个r所在染色体含有32P(H和另一个r所在染色体不含32P),如果含有32P的2条染色体不在同一极,则形成的细胞⑥和⑦中含32P的核DNA分子数均为1个,D正确。
7.答案　(每空2分)(1)减数分裂Ⅱ中　2　8
(2)初级精母细胞　着丝粒分裂,姐妹染色单体分开　C
(3)4　0~8
解析　(1)图1细胞中不含同源染色体,但含有染色单体,且着丝粒排列在赤道板上,则该细胞所处时期为减数分裂Ⅱ中期,细胞中每条染色体含2条姐妹染色单体,其下一时期着丝粒分裂,染色体数目变为8条。
(2)由图2可知,BC段表示减数分裂Ⅰ时期,细胞名称为初级精母细胞,D时期(减数分裂Ⅱ后期)染色体数目加倍,原因是着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,图2中C时期为减数分裂Ⅱ前期,从C点开始,细胞中不再含有同源染色体。
(3)该动物精巢中,细胞中染色体组数最多的时期为有丝分裂后期,此时染色体组数可达到4个。若该原始细胞的DNA用32P标记,在含31P的培养基中连续进行两次有丝分裂,由于DNA的半保留复制,经过一次有丝分裂,一个DNA分子复制产生的两个DNA分子分配到两个子细胞中,因此第一次分裂产生的子细胞中,所有染色体都含有放射性;由于第一次分裂结束后,每个DNA分子上只有一条链含有放射性,在第二次有丝分裂后期时,含有放射性的染色体随机分配到细胞两极,因此第二次分裂结束后细胞中含有的放射性染色体数目不确定,即子细胞中含有的放射性染色体的数目为0~8条。
专题通法
　　对于有关DNA复制与细胞分裂综合的问题,要结合DNA分子的复制画出细胞分裂过程,用“画图法”解决。如将不含放射性元素标记的细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培养基中完成一次有丝分裂为例,染色体标记情况可用图表示:
如将不含放射性元素标记的细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培养基中完成一次减数分裂为例,染色体标记情况可用下图表示:

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