2023-2024學年 人教版 必修二 微專題4 DNA復制與細胞中的染色體標記問題 學案

DNA復制與細胞中的染色體標記問題題型一有絲分裂中染色體標記問題1.研究1條染色體，母鏈標記，培養(yǎng)液不含標記同位素。(1)過程圖解①培養(yǎng)一個細胞周期：②再培養(yǎng)一個細胞周期：(2)規(guī)律總結若只復制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標記；若復制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標記。2.研究1個含有1對同源染色體的細胞，用15N標記細胞核中的DNA，然后放在含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，讓其連續(xù)進行2次有絲分裂，形成4個細胞。如上圖所示，最后形成的4個子細胞有三種情況：第一種情況是第一次分裂形成的2個子細胞都以第一種可能進行第二次分裂，即形成的2個細胞是，另外2個細胞是；第二種情況是第一次分裂形成的2個子細胞都以第二種可能進行第二次分裂，即形成的4個細胞都是；第三種情況是第一次分裂形成的2個子細胞分別以第一種可能和第二種可能進行第二次分裂，即形成的2個細胞是，1個細胞是，1個細胞是。例11個不含15N的洋蔥根尖分生區(qū)細胞在含15N標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中完成一個細胞周期，然后轉入不含15N標記的培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)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(qū)細胞放入含15N標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)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(yǎng)液中，經(jīng)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正確。例2將DNA分子雙鏈用3H標記的蠶豆(2n＝12)根尖移入普通培養(yǎng)液(不含放射性元素)中，再讓細胞連續(xù)進行有絲分裂。某普通培養(yǎng)液中的第三次有絲分裂中期，根據(jù)圖示，判斷該細胞中染色體的標記情況最可能是()A.12個bB.6個a，6個bC.6個b，6個cD.b＋c＝12個，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)生的子細胞的DNA分子中僅有1條鏈被標記，故第二次有絲分裂中期時，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，在有絲分裂后期時姐妹染色單體分開形成兩條子染色體隨機移向細胞兩極，即第二次有絲分裂產(chǎn)生的子細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，但二者之和肯定為12。題型二減數(shù)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(yǎng)液中進行正常減數(shù)分裂，情況如圖所示：由圖可以看出，在減數(shù)分裂過程中細胞連續(xù)分裂2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(tài)，即15N/14N，子細胞的所有染色體都含15N。綜上分析可知：只要親代細胞所有的DNA均被標記且只復制1次，產(chǎn)生的子代DNA分子全帶15N標記，一次有絲分裂產(chǎn)生的2個子細胞和一次減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個子細胞，均帶15N標記。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(yǎng)在含14N的培養(yǎng)基中，則該精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個精子中，含15N標記的精子數(shù)目為()A.1B.2C.4 D.3答案C解析根據(jù)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(shù)分裂產(chǎn)生的4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(shù)分裂形成的4個精子中所有的DNA均含有15N，C正確。例4(2022·吉林通化高一期中)如圖A點時用32P標記果蠅精原細胞所有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)兩個分裂過程。下列相關敘述，正確的是()A.CD段細胞中一定有2條Y染色體B.GH段細胞中可能有兩條Y染色體C.GH段細胞中含32P的染色體一定有8條D.IJ段細胞中含32P的染色體可能有8條答案C解析CD段細胞中著絲粒沒有分裂時只有1條Y染色體，著絲粒分裂后有2條Y染色體，A錯誤；GH段細胞中著絲粒不分裂，所以細胞中一定只有1條Y染色體，B錯誤；由于DNA分子復制是半保留復制，經(jīng)過一次有絲分裂后產(chǎn)生的細胞中的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復制后，每條染色體上的2個DNA分子中一條鏈為32P，三條鏈為31P，所以GH段細胞中含32P的染色體一定有8條，C正確；IJ段細胞處于減數(shù)分裂Ⅱ前期和中期時，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錯誤。專題特訓4DNA復制與細胞中的染色體標記問題(時間：30分鐘)【基礎對點】題型1有絲分裂中染色體的標記1.(2023·杭州高一期末)蠶豆根尖細胞(2n＝12)在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)液中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是()A.每條染色體的兩條染色單體都被標記B.每條染色體中都只有一條染色單體被標記C.只有半數(shù)的染色體中一條染色單體被標記D.每條染色體的兩條染色單體都不被標記答案B解析DNA復制是半保留復制，蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸(3H—T)培養(yǎng)液中完成一個細胞周期后，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記的培養(yǎng)液中培養(yǎng)至中期，DNA復制后形成的兩個DNA分子通過著絲粒連接，其中一個DNA分子的一條鏈含3H－T，如下圖。結合圖示可知，每條染色體中都只有一條染色單體被標記。2.洋蔥根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成下一個細胞周期。下列敘述正確的是()A.第一個細胞周期中，細胞內(nèi)放射性迅速升高的時期是分裂前期B.第一個細胞周期結束后，每個子細胞中都有一半的染色體被標記C.第二個細胞周期的分裂后期，有一半的染色體被標記D.一個細胞完成兩個細胞周期后，產(chǎn)生的含3H的子細胞數(shù)為1或2或3或4答案C解析第一個細胞周期中，細胞內(nèi)放射性迅速升高是由于DNA分子的復制，發(fā)生在細胞分裂前的間期，A錯誤；第一個細胞周期結束后，每個DNA分子都含有放射性，因此每個子細胞中的染色體都含有放射性，B錯誤；第二個細胞周期中，間期染色體復制，一條染色體的兩個染色單體上的DNA分子只有一個DNA分子含有放射性，因此第二個細胞周期的分裂后期，有一半的染色體被標記，C正確；完成兩個細胞周期后，姐妹染色體單體分開，隨機進入兩個子細胞，所以子細胞中含有放射性的個數(shù)至少有2個，最多有4個，D錯誤。3.(2023·江蘇鎮(zhèn)江高一期中)在含有BrdU的培養(yǎng)液中進行DNA復制時，BrdU會取代胸苷摻入到新合成的鏈中，形成BrdU標記鏈。當用某種熒光染料對復制后的染色體進行染色，發(fā)現(xiàn)含半標記DNA(一條鏈被標記)的染色單體發(fā)出明亮熒光，含全標記DNA(兩條鏈均被標記)的染色單體熒光被抑制(無明亮熒光)。若將一個細胞置于含BrdU的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)到第二個細胞周期的中期進行染色并觀察。下列推測正確的是()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標記D.3/4的DNA單鏈被BrdU標記答案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錯誤；新的DNA分子的合成是以BrdU為原料進行的，所以新合成的DNA分子全部被BrdU標記，C錯誤；細胞復制2次，1個DNA分子可以形成4個DNA分子，共8條鏈，只有2條鏈沒有被標記，所以被BrdU標記的DNA單鏈共有6條，比例為3/4，D正確。4.用32P標記玉米體細胞(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(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細胞分裂完成后每個細胞中被32P標記的染色體條數(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解析玉米體細胞只能進行有絲分裂，第一次有絲分裂完成后形成的細胞中，DNA雙鏈均一條鏈含32P，另一條鏈不含32P，第二次有絲分裂前的間期，染色體復制后每條染色體上都有一條染色單體含32P，另一條染色單體不含32P，有絲分裂后期姐妹染色單體分離，若含32P的20條染色體同時移向細胞的一極，不含32P的20條染色體同時移向細胞的另一極，則產(chǎn)生的子細胞中被32P標記的染色體條數(shù)分別是20條和0條；若移向細胞同一極的20條染色體中既有含32P的，也有不含32P的，則形成的子細胞中被32P標記的染色體條數(shù)大于0或小于20條。題型2減數(shù)分裂、染色體的標記情況5.小鼠睪丸中一個不含放射性標記的精原細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中培養(yǎng)一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)至完成減數(shù)分裂過程，其染色體的放射性標記分布情況是()A.初級精母細胞中的每條染色體都被標記B.次級精母細胞中的每條染色體都被標記C.只有一半精細胞中含有被標記的染色體D.含標記的精細胞中都有一半的染色體被標記答案A解析DNA的復制是半保留復制，一個精原細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一個細胞周期后，每個DNA分子都有一條脫氧核苷酸鏈被標記，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)液中完成減數(shù)分裂過程，減數(shù)分裂過程如圖所示(以兩對同源染色體為例)。結合圖示分析，初級精母細胞中每條染色體的兩條染色單體一條被標記，一條未被標記，A正確；減數(shù)分裂Ⅱ前期、中期每條染色體都被標記，減數(shù)分裂Ⅱ后期，著絲粒分裂后，細胞中的染色體一半被標記，一半未被標記，B錯誤；減數(shù)分裂Ⅱ后期，著絲粒分裂后，染色體隨機移向細胞兩極，最終形成的4個精細胞中可能有2、3或4個細胞被標記，只有當4個精細胞都被標記時，才有可能出現(xiàn)含標記的精細胞中都有一半的染色體被標記的情況，C、D錯誤。6.將某精原細胞(2n＝8)的DNA用15N標記后置于含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，經(jīng)過連續(xù)兩次細胞分裂，并檢測分裂過程和分裂后細胞中的情況。下列推斷正確的是()A.若這兩次分裂為有絲分裂，則含15N染色體的子細胞所占比例一定為1/2B.若這兩次分裂為有絲分裂，則第二次分裂中期的每個細胞中含14N的染色單體有8條C.若這兩次分裂為減數(shù)分裂，則減數(shù)分裂Ⅰ中期含14N的染色單體有8條D.若這兩次分裂為減數(shù)分裂，則子細胞中每條染色體均含15N答案D解析(1)該精原細胞若進行兩次有絲分裂，則進行兩次DNA的復制，其染色體中的DNA標記情況如下圖所示(以1條染色體為例)：第一次有絲分裂形成的兩個子細胞中所有染色體上的DNA均呈雜合狀態(tài)，即“15N/14N”，第二次有絲分裂復制后的染色體上兩條染色單體中只有一條染色單體含有15N，DNA為“15N/14N”，而另一條染色單體只含有14N，DNA為“14N/14N”，故中期時每條染色單體上均含14N，在后期時兩條染色單體的分離是隨機的，所以最終形成的子細胞的染色體中可能都含有15N，也可能不含15N，含有15N的染色體數(shù)是0～8條。則連續(xù)兩次分裂形成的4個子細胞中含15N染色體的細胞數(shù)可能為4個、3個、2個，所占比例可能為1、3/4、1/2。(2)該精原細胞若進行減數(shù)分裂，則只進行了一次DNA的復制，其染色體中的DNA標記情況如下圖所示(以1對同源染色體為例)：由上圖可以看出，減數(shù)分裂過程中細胞雖然連續(xù)分裂2次，但DNA只復制1次，所以減數(shù)分裂Ⅰ中期含14N的染色單體有16條，得到的4個子細胞中所有DNA均呈雜合狀態(tài)，即“15N/14N”?！揪C合提升】7.將某一細胞中的一條染色體上的DNA用14C充分標記，其同源染色體上的DNA用32P充分標記，置于不含放射性的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，經(jīng)過連續(xù)兩次細胞分裂(不考慮染色體互換)。下列說法中正確的是()A.若進行減數(shù)分裂，則四個細胞中均含有14C和32PB.若進行有絲分裂，某一細胞中含14C的染色體可能是含32P染色體的兩倍C.若進行有絲分裂，則四個細胞中可能三個有放射性，一個沒有放射性D.若進行減數(shù)分裂，則四個細胞中可能兩