熱點(diǎn)微專題05 DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中染色體的標(biāo)記問題（解析版）

DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中染色體的標(biāo)記問題【知識儲(chǔ)備】1．DNA分子復(fù)制后DNA存在位置與去向(1)2個(gè)子DNA位置：當(dāng)1個(gè)DNA分子復(fù)制形成2個(gè)新DNA分子后，這2個(gè)子DNA恰位于兩條姐妹染色單體上，且由著絲粒連在一起。(如圖所示)(2)子DNA去向：在有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期，當(dāng)著絲粒分裂時(shí)，兩條姐妹染色單體分開，分別移向細(xì)胞兩極，此時(shí)子DNA隨染色單體分開而分開。2．有絲分裂中染色體標(biāo)記情況(1)過程圖解(一般只研究一條染色體)：復(fù)制一次(母鏈標(biāo)記，培養(yǎng)液不含標(biāo)記同位素)：轉(zhuǎn)至不含放射性培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個(gè)細(xì)胞周期：(2)規(guī)律總結(jié)：若只復(fù)制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記；若復(fù)制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標(biāo)記。3．減數(shù)分裂中染色體標(biāo)記情況分析(1)過程圖解：減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為研究對象，如下圖(母鏈標(biāo)記，培養(yǎng)液不含標(biāo)記同位素)：(2)規(guī)律總結(jié)：由于減數(shù)分裂DNA只復(fù)制一次，細(xì)胞分裂兩次，因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記。【典型例題】1、(2021·浙江，22)在DNA復(fù)制時(shí)，5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)可作為原料，與腺嘌呤配對，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍(lán)色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍(lán)色?，F(xiàn)將植物根尖放在含有BrdU的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，取根尖用Giemsa染料染色后，觀察分生區(qū)細(xì)胞分裂中期染色體的著色情況。下列推測錯(cuò)誤的是()A、第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍(lán)色B、第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同C、第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體均為1/4D、根尖分生區(qū)細(xì)胞經(jīng)過若干個(gè)細(xì)胞周期后，還能觀察到深藍(lán)色的染色單體參考答案：C解析：據(jù)題意分析第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的染色單體都只有一條鏈含有BrdU，故呈深藍(lán)色，A正確；第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體復(fù)制之后，每條染色體上的兩條染色單體均為一條單體雙鏈都含有BrdU呈淺藍(lán)色，一條單體只有一條鏈含有BrdU呈深藍(lán)色，故著色都不同，B正確；第二個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束后，不同細(xì)胞中含有的帶有雙鏈都含有BrdU的染色體和只有一條鏈含有BrdU的染色體的數(shù)目是不確定的，故第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體比例不能確定，C錯(cuò)誤；根尖分生區(qū)細(xì)胞可以持續(xù)進(jìn)行有絲分裂，且DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，所以不管經(jīng)過多少個(gè)細(xì)胞周期，依舊可以觀察到一條鏈含有BrdU的染色單體，成深藍(lán)色，D正確。2、將馬蛔蟲(2n＝4)的甲、乙兩個(gè)精原細(xì)胞核DNA雙鏈用32P標(biāo)記，接著置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，在特定的條件下甲細(xì)胞進(jìn)行兩次連續(xù)的有絲分裂、乙細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂。下列相關(guān)敘述正確的是()A．甲在第一個(gè)細(xì)胞周期后，含32P的細(xì)胞數(shù)為2，且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為0～4B．甲在第二個(gè)細(xì)胞周期后，含32P的細(xì)胞數(shù)為2～4，且每個(gè)細(xì)胞含有32P的染色體數(shù)為0～4C．乙在減數(shù)分裂Ⅰ后，含32P的細(xì)胞數(shù)為2，且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為0～2D．乙在減數(shù)分裂Ⅱ后，含32P的細(xì)胞數(shù)為2～4，且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為0～2參考答案：B解析：一個(gè)細(xì)胞周期中DNA分子只進(jìn)行一次半保留復(fù)制，因此甲在第1個(gè)細(xì)胞周期后，全部細(xì)胞均含32P，且每個(gè)細(xì)胞中的每條染色體都含有32P，即每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為4，A錯(cuò)誤；第一個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束形成的2個(gè)子細(xì)胞的每個(gè)DNA分子都有一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P。在第二個(gè)細(xì)胞周期中，DNA分子又進(jìn)行了一次半保留復(fù)制，則形成的8個(gè)DNA分子中，有4個(gè)DNA分子是一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P，另外4個(gè)DNA分子都只含31P，而在有絲分裂后期，姐妹染色單體分開后隨機(jī)移向兩極，因此甲在第2個(gè)細(xì)胞周期后，有2個(gè)或3個(gè)或4個(gè)細(xì)胞含32P，且每個(gè)細(xì)胞含有32P的染色體數(shù)為0～4，B正確；減數(shù)分裂前的間期，DNA分子只進(jìn)行一次半保留復(fù)制，因此乙經(jīng)過減數(shù)分裂Ⅰ后，形成的2個(gè)細(xì)胞均含32P，且每個(gè)細(xì)胞中的每條染色體都含有32P，在減數(shù)分裂Ⅱ前期和中期，有2條染色體含有32P，在減數(shù)分裂Ⅱ后期和末期，有4條染色體含有32P，即每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為2或4，C錯(cuò)誤；乙在減數(shù)分裂Ⅱ后，將形成4個(gè)精細(xì)胞，每條染色體含有32P，故4個(gè)細(xì)胞均含32P，D錯(cuò)誤。3、將兩條單鏈均被32P標(biāo)記的S基因?qū)肽硠?dòng)物的精原細(xì)胞中(該細(xì)胞不含32P標(biāo)記)，選取染色體中插入2個(gè)S基因的精原細(xì)胞，再置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，得到4個(gè)子細(xì)胞，檢測子細(xì)胞中的標(biāo)記情況。若不考慮交叉互換和染色體變異，則下列敘述錯(cuò)誤的是()A．可能出現(xiàn)2個(gè)子細(xì)胞中含32P，2個(gè)子細(xì)胞中不含32P的情況B．可能出現(xiàn)3個(gè)子細(xì)胞中含32P，1個(gè)子細(xì)胞中不含32P的情況C．若4個(gè)子細(xì)胞中均含32P，則精原細(xì)胞一定進(jìn)行了減數(shù)分裂D．4個(gè)子細(xì)胞中被標(biāo)記染色體的總條數(shù)最多為4條，最少為2條參考答案：B解析：若2個(gè)S基因插入到同一條染色體上，該精原細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂，結(jié)合DNA的半保留復(fù)制和有絲分裂特點(diǎn)，第一次有絲分裂產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞均含有32P，經(jīng)第二次有絲分裂，則可能出現(xiàn)2個(gè)子細(xì)胞中含32P，2個(gè)子細(xì)胞中不含32P的情況，A正確；若兩個(gè)S基因插入到兩條非同源染色體中，該精原細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂，結(jié)合DNA的半保留復(fù)制和有絲分裂特點(diǎn)，第一次有絲分裂產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞均含有32P，經(jīng)第二次有絲分裂，由于姐妹染色單體分開后隨機(jī)進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞，可能出現(xiàn)4個(gè)子細(xì)胞中均含32P或3個(gè)子細(xì)胞中含32P、1個(gè)子細(xì)胞中不含32P或2個(gè)子細(xì)胞中含32P、2個(gè)子細(xì)胞不含32P的情況，B正確，C錯(cuò)誤；若兩個(gè)S基因插入到兩條染色體中，則共有4條DNA單鏈被標(biāo)記，該精原細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂或減數(shù)分裂，含32P的染色體共有4條，則4個(gè)子細(xì)胞中被標(biāo)記染色體的總條數(shù)為4條，若2個(gè)S基因插入到同一條染色體上，則4個(gè)子細(xì)胞中被標(biāo)記染色體的總條數(shù)為2條，D正確。4、(2021·浙江選考)現(xiàn)建立“動(dòng)物精原細(xì)胞（2n=4）有絲分裂和減數(shù)分裂過程”模型。1個(gè)精原細(xì)胞（假定DNA中的P元素都為32P，其它分子不含32P）在不含32P的培養(yǎng)液中正常培養(yǎng)，分裂為2個(gè)子細(xì)胞，其中1個(gè)子細(xì)胞發(fā)育為細(xì)胞①。細(xì)胞①和②的染色體組成如圖所示，H（h）、R（r）是其中的兩對基因，細(xì)胞②和③處于相同的分裂時(shí)期。下列敘述正確的是()A、細(xì)胞①形成過程中沒有發(fā)生基因重組B、細(xì)胞②中最多有兩條染色體含有32PC、細(xì)胞②和細(xì)胞③中含有32P的染色體數(shù)相等D、細(xì)胞④~⑦中含32P的核DNA分子數(shù)可能分別是2、1、1、1參考答案：D解析：圖中細(xì)胞①中同源染色體發(fā)生聯(lián)會(huì)，細(xì)胞處于減數(shù)第一次分裂前期；細(xì)胞②不含同源染色體，且著絲點(diǎn)已經(jīng)分裂，染色體分布在兩極，細(xì)胞②處于減數(shù)第二次分裂后期；細(xì)胞②和③處于相同的分裂時(shí)期，細(xì)胞③處于減數(shù)第二次分裂后期；細(xì)胞④~⑦都是精細(xì)胞；細(xì)胞①發(fā)生了交叉互換和基因突變。圖中細(xì)胞①處于減數(shù)第一次分裂前期，分析細(xì)胞①中基因組成可知，發(fā)生了交叉互換，即發(fā)生了基因重組，A錯(cuò)誤；根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制，1個(gè)精原細(xì)胞（DNA中的P元素都為32P），在不含32P的培養(yǎng)液中正常培養(yǎng)，經(jīng)過一次有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中每條染色體中的DNA分子一條鏈含32P和另一鏈不含32P。該子細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)第一次分裂前的間期復(fù)制，形成的細(xì)胞①中每條染色體，只有一條單體的DNA分子一條鏈含有含32P（共4條染色單體含有32P），細(xì)胞①形成細(xì)胞②會(huì)發(fā)生同源染色體分離，正常情況下，細(xì)胞②有兩條染色體含有32P（分布在非同源染色體上，），但根據(jù)圖可知，H所在的染色體發(fā)生過交叉互換，很有可能H和h所在染色體都含有32P，因此細(xì)胞②中最多有3條染色體含有32P，B錯(cuò)誤；根據(jù)B項(xiàng)分析可知，正常情況下，細(xì)胞②和③中各有兩條染色體含有32P（分布在非同源染色體上），但由于細(xì)胞①中發(fā)生了H和h的互換，而發(fā)生互換的染色單體上不確定是否含有32P，故細(xì)胞②和細(xì)胞③中含有32P的染色體數(shù)可能相等也可能不相等，C錯(cuò)誤；D、如果細(xì)胞②的H和R所在染色體含有32P，且細(xì)胞②中h所在染色體含有32P，則r在染色體不含有32P，因此形成的細(xì)胞④含有32P的核DNA分子數(shù)為2個(gè)，形成的細(xì)胞⑤含有32P的核DNA分子數(shù)為1個(gè)，由于細(xì)胞③的基因型為Hhrr（h為互換的片段），h所在的染色體與其中一個(gè)r所在染色體含有32P（H和另一個(gè)r所在染色體不含32P），如果含有32P的2條染色體不在同一極，則形成的細(xì)胞⑥和⑦都含32P的核DNA分子數(shù)為1個(gè)，D正確。故選D。5、將某雄性動(dòng)物細(xì)胞的全部DNA分子的兩條鏈經(jīng)32P標(biāo)記(染色體數(shù)為2N)后，置于不含32P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(gè)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1/2B、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1C、若子細(xì)胞中的染色體都含32P，則一定進(jìn)行有絲分裂D、若子細(xì)胞中的染色體不都含32P，則一定進(jìn)行減數(shù)分裂參考答案：B解析：若進(jìn)行有絲分裂，第一次有絲分裂后，子細(xì)胞中每條染色體都含有32P；第二次有絲分裂時(shí)，當(dāng)細(xì)胞處于分裂后期時(shí)，一半的染色體含32P，染色體隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，具有32P標(biāo)記的染色體也隨機(jī)進(jìn)入2個(gè)細(xì)胞，所以經(jīng)過連續(xù)兩次有絲分裂后產(chǎn)生的4個(gè)子細(xì)胞中，含32P染色體的子細(xì)胞為2個(gè)或3個(gè)或4個(gè)，A錯(cuò)誤；若進(jìn)行減數(shù)分裂，DNA只復(fù)制一次，經(jīng)過連續(xù)兩次細(xì)胞分裂后產(chǎn)生的4個(gè)子細(xì)胞中，每條染色體都含32P，因此含32P染色體的子細(xì)胞比例一定為1，B正確；若子細(xì)胞中的染色體都含32P，說明DNA只復(fù)制一次，則一定進(jìn)行減數(shù)分裂，C錯(cuò)誤；若子細(xì)胞中的染色體不都含32P，則一定進(jìn)行的是有絲分裂，D錯(cuò)誤。6、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(gè)細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體數(shù)是()A、0條 B、20條C、大于0小于20條 D、以上都有可能參考答案：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條子染色體同時(shí)移向細(xì)胞的一極，不含32P的20條子染色體同時(shí)移向細(xì)胞的另一極，則產(chǎn)生的子細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別是20條和0條；如果移向細(xì)胞兩極的20條子染色體中既有含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。7、將DNA分子雙鏈被3H標(biāo)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(xì)胞連續(xù)進(jìn)行有絲分裂。某普通培養(yǎng)液中的子代細(xì)胞處于第三次有絲分裂中期，根據(jù)圖示，判斷該細(xì)胞中染色體的標(biāo)記情況最可能是()A、12個(gè)bB、6個(gè)a，6個(gè)bC、6個(gè)b，6個(gè)cD、b＋c＝12個(gè)，但b和c數(shù)目不確定參考答案：D解析：在普通培養(yǎng)液中第一次有絲分裂產(chǎn)生子細(xì)胞的DNA分子中僅有1條鏈被標(biāo)記，故第二次有絲分裂中期時(shí)，每條染色體的2條姐妹染色單體中僅有1條具有放射性，在有絲分裂后期時(shí)姐妹染色單體分開形成兩條子染色體隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，即第二次有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)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(xì)胞中有的染色體僅有1條姐妹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。8、將兩條單鏈均被32P標(biāo)記的S基因?qū)肽硠?dòng)物的精原細(xì)胞中(該細(xì)胞不含32P標(biāo)記)，選取染色體中插入2個(gè)S基因的精原細(xì)胞，再置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，得到4個(gè)子細(xì)胞，檢測子細(xì)胞中的標(biāo)記情況。若不考慮交叉互換和染色體變異，則下列敘述錯(cuò)誤的是()A、可能出現(xiàn)2個(gè)子細(xì)胞中含32P，2個(gè)子細(xì)胞中不含32P的情況B、可能出現(xiàn)3個(gè)子細(xì)胞中含32P，1個(gè)子細(xì)胞中不含32P的情況C、若4個(gè)子細(xì)胞中均含32P，則精原細(xì)胞一定進(jìn)行了減數(shù)分裂D、4個(gè)子細(xì)胞中被標(biāo)記染色體的總條數(shù)最多為4條，最少為2條參考答案：C解析：若2個(gè)S基因插入到同一條染色體上，該精原細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂，結(jié)合DNA的半保留復(fù)制和有絲分裂特點(diǎn)，第一次有絲分裂產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞均含有32P，經(jīng)第二次有絲分裂，則可能出現(xiàn)2個(gè)子細(xì)胞中含32P，2個(gè)子細(xì)胞中不含32P的情況，A正確；若兩個(gè)S基因插入到兩條非同源染色體中，該精原細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂，結(jié)合DNA的半保留復(fù)制和有絲分裂特點(diǎn)，第一次有絲分裂產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞均含有32P，經(jīng)第二次有絲分裂，由于姐妹染色單體分開后隨機(jī)進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞，可能出現(xiàn)4個(gè)子細(xì)胞中均含32P或3個(gè)子細(xì)胞中含32P、1個(gè)子細(xì)胞中不含32P或2個(gè)子細(xì)胞中含32P、2個(gè)子細(xì)胞不含32P的情況，B正確，C錯(cuò)誤；若兩個(gè)S基因插入到兩條染色體中，則共有4條DNA單鏈被標(biāo)記，該精原細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂或減數(shù)分裂，含32P的染色體共有4條，則4個(gè)子細(xì)胞中被標(biāo)記染色體的總條數(shù)為4條，若2個(gè)S基因插入到同一條染色體上，則4個(gè)子細(xì)胞中被標(biāo)記染色體的總條數(shù)為2條，D正確。9、甜豌豆的花色的紫花(B)與紅花(b)是一對相對性狀；長花粉粒(R)與圓花粉粒(r)是一對相對性狀?，F(xiàn)有自然條件下A、B、C、D四個(gè)品系(性狀各不相同)的豌豆種子。A、B品系進(jìn)行雜交得到F1，C、D品系進(jìn)行雜交得到F1′，F(xiàn)1和F1′的性狀與A品系性狀相同，再使F1和F1′分別自交，子二代的性狀分離比卻各不相同，多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果不變。(注：不考慮交叉互換、染色體變異)(1)F1的基因型是_____，子二代的性狀分離比各不相同的合理解釋是_______________________。(2)為了驗(yàn)證(1)中解釋，請從題中雜交過程中選擇材料進(jìn)行一代雜交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)思路__________________________________________，觀察子代表現(xiàn)型及比例。預(yù)期結(jié)果________________________________________________。(3)驗(yàn)證(1)中解釋也可以采用熒光標(biāo)記法。如對C、D品系雜交得到的F1植株細(xì)胞進(jìn)行熒光標(biāo)記，等位基因B和b被標(biāo)記為黃色，R和r被標(biāo)記為綠色，則在熒光顯微鏡下觀察到次級精母細(xì)胞中已被標(biāo)記的一條染色體的熒光標(biāo)記情況是________________。參考答案：(1)BbRr

B、b與R、r兩對非等位基因在同一對同源染色體上(2)思路：F1與F1