【高考突破方案】必修二 专题6 微专题5　DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题 -讲义（教师版） 高考生物一轮复习

微专题五　DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题
1.在DNA复制时，5－溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是(　　)
A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色
B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同
C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4
D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体
【审题关键】DNA复制的特点为半保留复制，复制一次，每个DNA都有1条模板母链和1条新合成的子链(含有 BrdU)，得到的每个子细胞的每个染色体都含有一半有BrdU的DNA链；复制两次产生的每条染色体的染色单体中就只有1/2的DNA带有1条模板母链，其他全为新合成链，当姐妹单体分离时，两条子染色的移动方向是随机的，故得到的子细胞可能得到双链都是含有BrdU的染色体，也可能随机含有几条只有一条链含有BrdU的染色体；继续复制和分裂下去，每个细胞中染色体的染色单体中含有BrdU的染色单体就无法确定了。
【答案】C
2.某二倍体动物的一个精原细胞内，在两条染色体(染色体1和染色体2)上各插入一个双链均被32P标记的M基因，原先精原细胞内不含32P。将导入M基因的上述精原细胞置于不含32P的培养液中培养，细胞连续分裂2次，得到4个子细胞。检测发现，4个子细胞内含有32P的只有2个。不考虑片段互换和染色体变异，下列推测合理的是(　　)
A.若该精原细胞进行的是减数分裂，则染色体1和染色体2为同源染色体
B.若该精原细胞进行的是有丝分裂，则染色体1和染色体2为非同源染色体
C.若该精原细胞进行的是有丝分裂，则染色体1和染色体2为同源染色体
D.若该精原细胞进行的是减数分裂，则染色体1和染色体2为非同源染色体
【审题关键】题干中精原细胞两条染色体的DNA双链被32P标记，细胞分裂两次，分裂后形成的4个子细胞有2个不含32P。两次分裂可以是连续两次有丝分裂，也可能是进行减数分裂。若进行有丝分裂，则细胞DNA复制2次，1个双链标记的DNA形成的4个子DNA有2个被标记，2个未被标记；而若进行减数分裂，则细胞分裂两次，DNA复制一次，1个双链被标记的DNA形成的2个DNA全部被标记。最后结合有丝分裂后期，减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ后期染色体的行为进行判断。
【答案】D
1.四步法解决细胞分裂中核DNA和染色体标记问题
第一步 画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的一个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记
第二步 画出复制一次、分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示
第三步 再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况
第四步 若继续推测后期情况，可想象着丝粒分裂，染色单体分开的局面，进而推测子细胞染色体的情况
2.有丝分裂中核DNA和染色体的标记情况分析
细胞DNA复制一次细胞分裂一次，如图为连续分裂两次的过程图(以一条染色体为例)。
由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0～2n(以体细胞染色体数为2n为例)。
3.减数分裂中核DNA和染色体的标记情况分析
在进行减数分裂之前，DNA复制一次，减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。
由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。
1.(2024·湖南长沙月考)(不定项)1个精原细胞(2n＝4，假定DNA中的P元素都为32P，其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养，先进行一次有丝分裂得到2个子细胞，2个子细胞继续分裂至减数分裂Ⅱ后期，得到4个次级精母细胞。分析某次级精母细胞中染色体的32P的标记情况，下列叙述正确的是(　　)
A.若含2条32P标记的染色体，则形成该细胞过程中未发生交换
B.若含3条32P标记的染色体，则形成该细胞过程中发生了交换
C.若含3条32P标记的染色体，则该细胞中移向两极的基因组成不同
D.同一精原细胞产生的两个次级精母细胞中含32P的染色体数目相同
【解析】BC　由题可知，1个精原细胞在不含32P的培养液中正常培养，先进行一次有丝分裂得到2个子细胞，每个子细胞中的每个DNA双链中一条含32P，经过减数分裂前的间期，每条染色体上有两条姐妹染色单体，其中一条染色单体的DNA双链中一条含32P，另一条染色单体的DNA双链都不含32P，在减数分裂Ⅰ前期联会：①如果未发生交换，生成的次级精母细胞中，含2条32P标记的染色体，②若发生交换的两条非姐妹染色单体都是不含32P或者都是含有32P的，生成的次级精母细胞中，含2条32P标记的染色体，A错误；若发生交换的两条非姐妹单体一条含有32P，另一条不含32P，生成的次级精母细胞中，含3条、4条或2条32P标记的染色体，B正确；若含3条32P标记的染色体的情况，是因为减数分裂Ⅰ的前期发生了交换，使得减数分裂Ⅱ后期移向两极的基因组成不同，C正确；同一精原细胞若在减数分裂Ⅰ的前期发生了交换，产生的两个次级精母细胞中含32P的染色体数目不同，D错误。
2.(2024·湖南二模)1个精原细胞在含有3H的培养基中进行一次有丝分裂得到2个子细胞，将一个子细胞转入不含有3H的普通培养基继续培养，在进行核DNA复制之前，1个DNA分子的2个胞嘧啶自发脱氨基转变为尿嘧啶(U)。在不考虑其他变异的情况下，不可能出现的现象是(　　)
A.若有丝分裂一次，一个子细胞含有3H的染色体上可能无尿嘧啶
B.若有丝分裂一次，子细胞中含有尿嘧啶但不含3H的细胞占1/2
C.若有丝分裂两次，发生碱基对替换的细胞占比为75%
D.若为减数分裂，四个精细胞中含有尿嘧啶又含3H的细胞占1/4
【解析】C　有丝分裂一次，若两个尿嘧啶均不位于含有3H的DNA单链上，且含有3H的染色单体均移向一极，则子细胞含有3H的染色体上可能无尿嘧啶，子细胞中含有尿嘧啶但不含3H的细胞占1/2，A、B正确；若2个胞嘧啶位于一条链上，则有丝分裂两次，发生碱基对替换的细胞占比50%，若2个胞嘧啶分别位于DNA分子的两条链上，则有丝分裂两次，发生碱基对替换的细胞占比100%，C错误；若两个尿嘧啶均位于含有3H的DNA单链上，则减数分裂产生的四个精细胞中，含有尿嘧啶又含3H的细胞占1/4，D正确。