备战2025年高考生物精品教案第六章遗传的分子基础微专题8构建图像模型突破DNA复制与细胞分裂过程中的（Word版附解析）

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微专题8 构建图像模型突破DNA复制与细胞分裂过程中的染色体标记问题
解答DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并清楚染色体与DNA的关系。具体如下：
1.有丝分裂中子染色体标记情况分析
（1）过程图解（选取1对同源染色体）。
进行一次有丝分裂（母链被同位素标记，培养液中不含标记同位素）：
转至不含标记同位素的培养液中再培养一个细胞周期：
（2）规律总结：若只进行一次有丝分裂，产生的子染色体都带有标记同位素；若进行两次有丝分裂，产生的子染色体只有一半带有标记同位素。
2.减数分裂中子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，如图所示。
（2）规律总结：进行减数分裂的细胞DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记同位素。
1.[2023郑州四中调研]取小鼠睾丸中的一个精原细胞，在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一次有丝分裂，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程。下列有关叙述正确的是（ D ）
A.初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记
B.次级精母细胞中每条染色体都被标记
C.只有半数精细胞中有被标记的染色体
D.所有精细胞的全部染色体中，被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等
解析 精原细胞经过减数分裂前的间期形成初级精母细胞，在间期时DNA复制1次，每条染色体中只有1条染色单体被标记，A错误；次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开后形成的子染色体只有一半被标记，B错误；所有精细胞的全部染色体中，被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等，但不一定是半数精细胞中有被标记的染色体，也可能是全部的精细胞中有被标记的染色体，C错误、D正确。
2.[2021浙江6月]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（ C ）
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
解析 以细胞中的一条染色体为例，具体分析如图：
结合题干信息及分析图可知，第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体均呈深蓝色，第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色均不同，若第三个细胞周期的细胞内DNA两条链均含BrdU标记，则细胞内所有染色单体的颜色均相同，故A、B正确，C错误；根尖细胞不管分裂几次，总有不含BrdU标记的母链和带BrdU标记的子链，因此经过若干个周期，还能观察到深蓝色的染色单体，D正确。
学生用书·练习帮P456
1.[2024平顶山模拟]将某一细胞中的一条染色体用14C充分标记，其同源染色体用32P充分标记，置于不含放射性的培养液中培养，经过连续两次细胞分裂（不考虑互换）。下列说法中正确的是（ A ）
A.若进行有丝分裂，则四个细胞中可能都有放射性
B.若进行减数分裂，则最终形成的四个细胞中都含有14C和32P
C.若进行有丝分裂，则第二次分裂中期细胞中每条染色体都含有14C和32P
D.若进行减数分裂，则四个细胞中可能两个有放射性，两个没有放射性
解析 若进行有丝分裂，第一次分裂形成的两个子细胞都含有14C和32P，但由于DNA的半保留复制，所以含有放射性的DNA只有一条链含有放射性，另一条链没有放射性，第二次有丝分裂形成的四个细胞可能三个有放射性，一个没有放射性；可能两个有放射性，两个没有放射性；可能四个都有放射性，A正确。若进行减数分裂，由于一对同源染色体分别用14C和32P标记，减数第一次分裂时同源染色体分离，两个子细胞一个含14C，一个含32P，两个子细胞分别进行减数第二次分裂，共形成四个子细胞，两个含14C，两个含32P，四个细胞都有放射性，B、D错误。若进行有丝分裂，则第二次分裂中期细胞中一条染色体含有14C，其同源染色体含有32P，C错误。
2.[2024德州检测]1个卵原细胞（2n＝4，所有DNA双链均被32P标记）在不含32P的培养液中正常培养，分裂为两个子细胞，其中一个子细胞继续分裂，甲和乙是其处于不同分裂时期的示意图；另一个子细胞继续分裂，丙是其处于某一分裂时期的示意图。下列说法正确的是（ D ）
A.甲细胞中可能发生了基因突变或互换
B.甲细胞中B、b所在染色单体上的DNA均有一条链被32P标记
C.乙经分裂形成的两个子细胞中染色体都被32P标记
D.丙经分裂形成的两个子细胞中染色体都被32P标记
解析 综合分析题干和图示可知，甲细胞处于有丝分裂过程中，由染色体上的基因可以看出，该细胞中可能发生了基因突变，互换发生在减数分裂过程中，A错误；结合题干信息分析甲、乙可知，甲、乙细胞处于有丝分裂过程中，甲细胞处于第二次有丝分裂前期，DNA复制了2次，甲细胞中B、b所在染色体的两条染色单体中，只有一条染色单体上的DNA的一条链被32P标记，B错误；乙细胞处于有丝分裂后期，此时着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，乙细胞中有一半染色体不含32P，故乙经分裂形成的两个子细胞中染色体可能有0～4条被32P标记，C错误；由题图可知，丙细胞是初级卵母细胞，每条染色体上都有一条DNA链被32P标记，丙细胞处于减数第一次分裂后期，同源染色体分离，最终形成的两个子细胞中染色体都被32P标记，D正确。
3.[2023日照联考]某果蝇精原细胞中8条染色体上的DNA已全部被15N标记，其中一对同源染色体上有基因 A和a，现给此精原细胞提供含14N的原料让其进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体变异的发生。下列叙述正确的是（ A ）
A.若四个子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因
B.若四个子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含2个A基因
C.若四个子细胞中的核DNA均含15N，则每个子细胞中均含8条染色体
D.若四个子细胞中有一半核 DNA含15N，则每个子细胞中均含4条染色体
解析 若四个子细胞中均含有4条染色体，则细胞进行的是减数分裂，有一半子细胞含有a基因，A正确；若四个子细胞中均含8条染色体，则细胞进行的是有丝分裂，每个子细胞中都只含有1个A基因，B错误；若四个子细胞中的核DNA均含有15N，则该细胞只进行了一次复制，其进行的是减数分裂，故四个子细胞中均含4条染色体，C错误；若四个子细胞中有一半核DNA含有15N，则细胞进行的是有丝分裂，每个子细胞均含8条染色体，D错误。
4.在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA（一条链被标记）的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA（两条链均被标记）的染色单体荧光被抑制（无明亮荧光）。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是（ D ）
A.1/2的染色体荧光被抑制
B.1/4的染色单体发出明亮荧光
C.全部DNA分子被BrdU标记
D.3/4的DNA单链被BrdU标记
解析 根据题意分析，复制到第三个细胞周期的中期时，共有4个细胞，DNA为半保留复制，故不含BrdU标记的两条脱氧核苷酸链分别位于两个DNA分子中，新复制得到的脱氧核苷酸链必然含BrdU标记，故所有DNA分子都被BrdU标记，C正确；含半标记DNA的染色单体分别在两个细胞中，故有两个细胞的两条染色单体荧光全被抑制，有两个细胞中的一条染色单体发出明亮荧光，一条染色单体荧光被抑制，A、B正确；以第一代细胞中的某一条染色体为参照，在第三个细胞周期中期时一共有16条DNA单链，含BrdU标记的有14条，故有7/8的DNA单链被BrdU标记，D错误。
5.将某一经15N充分标记DNA的雄性动物细胞（染色体数为2N）置于不含15N的培养基中培养，该细胞分裂两次后形成4个大小相同的子细胞。下列有关叙述正确的是（ B ）
A.若子细胞中染色体数为2N，则第二次分裂中期被标记的染色体数为4N
B.若子细胞中每条染色体都含15N，则细胞分裂过程中可能会发生联会现象
C.若子细胞中染色体数为N，则第一次分裂的后期被标记的DNA数目为2N
D.若子细胞中有的染色体不含15N，则细胞第一次分裂过程中会发生基因重组
解析 若子细胞中染色体数目为2N，说明该细胞进行的是两次连续的有丝分裂，该过程中DNA复制了两次，根据DNA半保留复制的特点，第一次分裂形成的子细胞中含有15N的染色体数目为2N，则第二次有丝分裂中期被标记的染色体数也为2N，A错误；若子细胞中染色体都含15N，说明该细胞进行的是减数分裂，减数分裂过程中可能会发生联会现象，B正确；若子细胞中染色体数为N，则该细胞进行的是减数分裂，该过程中DNA只复制一次，根据DNA半保留复制的特点可知，DNA复制后所有DNA分子都被标记，因此减数第一次分裂后期被标记的DNA数目为4N，C错误；有丝分裂后期，着丝粒分裂，2条姐妹染色单体分开，形成的2条子染色体分别随机移向细胞两极，所以第二次有丝分裂结束后得到的子细胞，含有15N的染色体数在0～2N，即若子细胞中有的染色体不含15N，则细胞进行的是有丝分裂，不发生基因重组，D错误。
6.将两个两条链均被3H标记的M基因导入某动物（2n＝40）精原细胞的染色体中，然后置于不含3H的培养液中培养，经过两次细胞分裂后产生4个子细胞，测定子细胞的染色体标记情况。不考虑互换和染色体变异，下列叙述错误的是（ D ）
A.4个子细胞中被3H标记的染色体总条数最多为4条，最少为2条
B.每个子细胞中被3H标记的染色体所占比例可能有4种情况
C.若4个子细胞中只有3个含有3H，则一定进行了有丝分裂
D.若4个子细胞中只有2个含有3H，则一定进行了减数分裂
解析 两个M基因可能插入同一条染色体上，也可能插入不同染色体上，该精原细胞可能进行两次有丝分裂，也可能进行一次减数分裂，DNA的复制方式为半保留复制。若两个M基因插入两条染色体上，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进行一次减数分裂，含3H的染色体共有4条，则4个子细胞中被3H标记的染色体总条数为4条；若两个M基因插入同一条染色体上，则4个子细胞中被3H标记的染色体总条数为2条，A正确。M基因可能插入一条或两条染色体上，有丝分裂和减数分裂产生的子细胞中被标记的染色体数可能为0、1、2，而有丝分裂产生的子细胞中染色体数是减数分裂产生的子细胞中的两倍，因此每个子细胞中被标记的染色体所占比例可能有4种情况，B正确。若两个M基因插入两条非同源染色体上，该精原细胞进行两次有丝分裂，第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有3H，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3H或3个子细胞中含3H、另外1个子细胞不含或2个子细胞中含3H、另外2个子细胞不含，C正确、D错误。