热点微专题05 DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题（解析版）

DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题【知识储备】1．DNA分子复制后DNA存在位置与去向(1)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制形成2个新DNA分子后，这2个子DNA恰位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起。(如图所示)(2)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。2．有丝分裂中染色体标记情况(1)过程图解(一般只研究一条染色体)：复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：(2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。3．减数分裂中染色体标记情况分析(1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图(母链标记，培养液不含标记同位素)：(2)规律总结：由于减数分裂DNA只复制一次，细胞分裂两次，因此产生的子染色体都带有标记。【典型例题】1、(2021·浙江，22)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1/4D、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参考答案：C解析：据题意分析第一个细胞周期的每条染色体的染色单体都只有一条链含有BrdU，故呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期的每条染色体复制之后，每条染色体上的两条染色单体均为一条单体双链都含有BrdU呈浅蓝色，一条单体只有一条链含有BrdU呈深蓝色，故着色都不同，B正确；第二个细胞周期结束后，不同细胞中含有的带有双链都含有BrdU的染色体和只有一条链含有BrdU的染色体的数目是不确定的，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体比例不能确定，C错误；根尖分生区细胞可以持续进行有丝分裂，且DNA复制为半保留复制，所以不管经过多少个细胞周期，依旧可以观察到一条链含有BrdU的染色单体，成深蓝色，D正确。2、将马蛔虫(2n＝4)的甲、乙两个精原细胞核DNA双链用32P标记，接着置于不含32P的培养液中培养，在特定的条件下甲细胞进行两次连续的有丝分裂、乙细胞进行减数分裂。下列相关叙述正确的是()A．甲在第一个细胞周期后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～4B．甲在第二个细胞周期后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞含有32P的染色体数为0～4C．乙在减数分裂Ⅰ后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～2D．乙在减数分裂Ⅱ后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～2参考答案：B解析：一个细胞周期中DNA分子只进行一次半保留复制，因此甲在第1个细胞周期后，全部细胞均含32P，且每个细胞中的每条染色体都含有32P，即每个细胞中含有32P的染色体数为4，A错误；第一个细胞周期结束形成的2个子细胞的每个DNA分子都有一条链含有32P，另一条链含有31P。在第二个细胞周期中，DNA分子又进行了一次半保留复制，则形成的8个DNA分子中，有4个DNA分子是一条链含有32P，另一条链含有31P，另外4个DNA分子都只含31P，而在有丝分裂后期，姐妹染色单体分开后随机移向两极，因此甲在第2个细胞周期后，有2个或3个或4个细胞含32P，且每个细胞含有32P的染色体数为0～4，B正确；减数分裂前的间期，DNA分子只进行一次半保留复制，因此乙经过减数分裂Ⅰ后，形成的2个细胞均含32P，且每个细胞中的每条染色体都含有32P，在减数分裂Ⅱ前期和中期，有2条染色体含有32P，在减数分裂Ⅱ后期和末期，有4条染色体含有32P，即每个细胞中含有32P的染色体数为2或4，C错误；乙在减数分裂Ⅱ后，将形成4个精细胞，每条染色体含有32P，故4个细胞均含32P，D错误。3、将两条单链均被32P标记的S基因导入某动物的精原细胞中(该细胞不含32P标记)，选取染色体中插入2个S基因的精原细胞，再置于不含32P的培养液中培养，得到4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。若不考虑交叉互换和染色体变异，则下列叙述错误的是()A．可能出现2个子细胞中含32P，2个子细胞中不含32P的情况B．可能出现3个子细胞中含32P，1个子细胞中不含32P的情况C．若4个子细胞中均含32P，则精原细胞一定进行了减数分裂D．4个子细胞中被标记染色体的总条数最多为4条，最少为2条参考答案：B解析：若2个S基因插入到同一条染色体上，该精原细胞进行两次有丝分裂，结合DNA的半保留复制和有丝分裂特点，第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P，经第二次有丝分裂，则可能出现2个子细胞中含32P，2个子细胞中不含32P的情况，A正确；若两个S基因插入到两条非同源染色体中，该精原细胞进行两次有丝分裂，结合DNA的半保留复制和有丝分裂特点，第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P，经第二次有丝分裂，由于姐妹染色单体分开后随机进入两个子细胞，可能出现4个子细胞中均含32P或3个子细胞中含32P、1个子细胞中不含32P或2个子细胞中含32P、2个子细胞不含32P的情况，B正确，C错误；若两个S基因插入到两条染色体中，则共有4条DNA单链被标记，该精原细胞进行两次有丝分裂或减数分裂，含32P的染色体共有4条，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为4条，若2个S基因插入到同一条染色体上，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为2条，D正确。4、(2021·浙江选考)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元素都为32P，其它分子不含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32PC、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、1参考答案：D解析：图中细胞①中同源染色体发生联会，细胞处于减数第一次分裂前期；细胞②不含同源染色体，且着丝点已经分裂，染色体分布在两极，细胞②处于减数第二次分裂后期；细胞②和③处于相同的分裂时期，细胞③处于减数第二次分裂后期；细胞④~⑦都是精细胞；细胞①发生了交叉互换和基因突变。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，发生了交叉互换，即发生了基因重组，A错误；根据DNA分子半保留复制，1个精原细胞（DNA中的P元素都为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和另一链不含32P。该子细胞经过减数第一次分裂前的间期复制，形成的细胞①中每条染色体，只有一条单体的DNA分子一条链含有含32P（共4条染色单体含有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有两条染色体含有32P（分布在非同源染色体上，），但根据图可知，H所在的染色体发生过交叉互换，很有可能H和h所在染色体都含有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（分布在非同源染色体上），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；D、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都含32P的核DNA分子数为1个，D正确。故选D。5、将某雄性动物细胞的全部DNA分子的两条链经32P标记(染色体数为2N)后，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，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是A、若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2B、若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1C、若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂D、若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂参考答案：B解析：若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中每条染色体都含有32P；第二次有丝分裂时，当细胞处于分裂后期时，一半的染色体含32P，染色体随机移向细胞两极，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次有丝分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞为2个或3个或4个，A错误；若进行减数分裂，DNA只复制一次，经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，每条染色体都含32P，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，B正确；若子细胞中的染色体都含32P，说明DNA只复制一次，则一定进行减数分裂，C错误；若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行的是有丝分裂，D错误。6、用32P标记了玉米体细胞(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，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体数是()A、0条 B、20条C、大于0小于20条 D、以上都有可能参考答案：D解析：第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条子染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条子染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别是20条和0条；如果移向细胞两极的20条子染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体数大于0条小于20条。7、将DNA分子双链被3H标记的蚕豆(2n＝12)根尖移入普通培养液(不含放射性元素)中，再让细胞连续进行有丝分裂。某普通培养液中的子代细胞处于第三次有丝分裂中期，根据图示，判断该细胞中染色体的标记情况最可能是()A、12个bB、6个a，6个bC、6个b，6个cD、b＋c＝12个，但b和c数目不确定参考答案：D解析：在普通培养液中第一次有丝分裂产生子细胞的DNA分子中仅有1条链被标记，故第二次有丝分裂中期时，每条染色体的2条姐妹染色单体中仅有1条具有放射性，在有丝分裂后期时姐妹染色单体分开形成两条子染色体随机移向细胞两极，即第二次有丝分裂产生的子细胞中具有放射性的染色体数目不能确定，所以在第三次有丝分裂中期的细胞中有的染色体仅有1条姐妹染色单体具有放射性，有的染色体无放射性，但二者之和肯定为12。8、将两条单链均被32P标记的S基因导入某动物的精原细胞中(该细胞不含32P标记)，选取染色体中插入2个S基因的精原细胞，再置于不含32P的培养液中培养，得到4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。若不考虑交叉互换和染色体变异，则下列叙述错误的是()A、可能出现2个子细胞中含32P，2个子细胞中不含32P的情况B、可能出现3个子细胞中含32P，1个子细胞中不含32P的情况C、若4个子细胞中均含32P，则精原细胞一定进行了减数分裂D、4个子细胞中被标记染色体的总条数最多为4条，最少为2条参考答案：C解析：若2个S基因插入到同一条染色体上，该精原细胞进行两次有丝分裂，结合DNA的半保留复制和有丝分裂特点，第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P，经第二次有丝分裂，则可能出现2个子细胞中含32P，2个子细胞中不含32P的情况，A正确；若两个S基因插入到两条非同源染色体中，该精原细胞进行两次有丝分裂，结合DNA的半保留复制和有丝分裂特点，第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P，经第二次有丝分裂，由于姐妹染色单体分开后随机进入两个子细胞，可能出现4个子细胞中均含32P或3个子细胞中含32P、1个子细胞中不含32P或2个子细胞中含32P、2个子细胞不含32P的情况，B正确，C错误；若两个S基因插入到两条染色体中，则共有4条DNA单链被标记，该精原细胞进行两次有丝分裂或减数分裂，含32P的染色体共有4条，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为4条，若2个S基因插入到同一条染色体上，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为2条，D正确。9、甜豌豆的花色的紫花(B)与红花(b)是一对相对性状；长花粉粒(R)与圆花粉粒(r)是一对相对性状。现有自然条件下A、B、C、D四个品系(性状各不相同)的豌豆种子。A、B品系进行杂交得到F1，C、D品系进行杂交得到F1′，F1和F1′的性状与A品系性状相同，再使F1和F1′分别自交，子二代的性状分离比却各不相同，多次实验结果不变。(注：不考虑交叉互换、染色体变异)(1)F1的基因型是_____，子二代的性状分离比各不相同的合理解释是_______________________。(2)为了验证(1)中解释，请从题中杂交过程中选择材料进行一代杂交实验。实验思路__________________________________________，观察子代表现型及比例。预期结果________________________________________________。(3)验证(1)中解释也可以采用荧光标记法。如对C、D品系杂交得到的F1植株细胞进行荧光标记，等位基因B和b被标记为黄色，R和r被标记为绿色，则在荧光显微镜下观察到次级精母细胞中已被标记的一条染色体的荧光标记情况是________________。参考答案：(1)BbRr

B、b与R、r两对非等位基因在同一对同源染色体上(2)思路：F1与F1