核心素養(yǎng)微專題(十四)|科學(xué)思維(6)標(biāo)記DNA的去向分析(2021·浙江1月選考)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，其他分子不含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(duì)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、1D解析：圖中細(xì)胞①處于減數(shù)分裂Ⅰ前期，分析細(xì)胞①中基因組成可知，發(fā)生了同源染色體非姐妹染色單體的互換，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，另一條鏈不含32P。該子細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂Ⅰ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；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。1．DNA分子半保留復(fù)制圖像及解讀2．進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞在細(xì)胞增殖過程中核DNA和染色體的標(biāo)記情況分析DNA復(fù)制一次細(xì)胞分裂一次。如圖為連續(xù)分裂兩次的過程圖(以一條染色體為例)。由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個(gè)子細(xì)胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條子鏈組成；第二次有絲分裂后最終形成的子細(xì)胞中含親代DNA鏈的染色體條數(shù)是0～2n(以體細(xì)胞染色體數(shù)為2n為例)。3．進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞在分裂過程中核DNA和染色體的標(biāo)記情況分析在進(jìn)行減數(shù)分裂之前，DNA復(fù)制一次，減數(shù)分裂過程中細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。如圖是一次減數(shù)分裂的結(jié)果(以一對(duì)同源染色體為例)。由圖可以看出，減數(shù)分裂過程中細(xì)胞雖然連續(xù)分裂兩次，但DNA只復(fù)制一次，所以四個(gè)子細(xì)胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條利用原料合成的子鏈組成。1．取一個(gè)含有一對(duì)同源染色體的受精卵，讓其在含被3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一次細(xì)胞分裂，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成一次細(xì)胞分裂。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．第一次細(xì)胞分裂中，細(xì)胞內(nèi)放射性迅速升高的時(shí)期在分裂間期B．第一次細(xì)胞分裂結(jié)束后，每個(gè)子細(xì)胞中都有一半的染色體被標(biāo)記C．第二次細(xì)胞分裂的中期，每條染色體中僅有一條單體被標(biāo)記D．第二次細(xì)胞分裂結(jié)束后，每個(gè)子細(xì)胞中含3H的染色體數(shù)目可能不同B解析：胸腺嘧啶是合成DNA的原料，而DNA的復(fù)制發(fā)生在分裂間期，因此第一次分裂過程中，細(xì)胞內(nèi)放射性迅速升高的時(shí)期是分裂間期，A正確；第一次分裂完成后，每個(gè)子細(xì)胞中所有染色體都被標(biāo)記，B錯(cuò)誤；受精卵在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一次細(xì)胞分裂，形成的兩個(gè)子細(xì)胞中每條染色體都含有3H標(biāo)記(每個(gè)DNA分子的一條鏈被3H標(biāo)記，另一條鏈沒有被3H標(biāo)記)，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成一次細(xì)胞分裂，每條染色體含有2個(gè)DNA分子(1個(gè)DNA分子的一條鏈被3H標(biāo)記，另一條鏈沒有被3H標(biāo)記，另一個(gè)DNA分子的兩條鏈都沒有被標(biāo)記)，在后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為染色體，并隨機(jī)移向兩極，因此完成兩次分裂后，每個(gè)子細(xì)胞中含標(biāo)記的染色體數(shù)目不一定相同，C、D正確。2．將某一經(jīng)3H充分標(biāo)記核DNA的雄性動(dòng)物細(xì)胞(染色體數(shù)為2N)置于不含3H的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過連續(xù)兩次細(xì)胞分裂。下列有關(guān)說法正確的是(

)A．若進(jìn)行減數(shù)分裂，則子細(xì)胞中含3H的DNA分子數(shù)為N/2B．若進(jìn)行有絲分裂，則子細(xì)胞中含3H的染色體數(shù)一定為NC．若子細(xì)胞中染色體都含3H，則細(xì)胞分裂過程中可能發(fā)生基因重組D．若子細(xì)胞中有的染色體不含3H，原因是同源染色體彼此分離C解析：如果該細(xì)胞發(fā)生的是減數(shù)分裂，由于DNA只復(fù)制一次，每個(gè)DNA分子都含3H，所以子細(xì)胞中含3H標(biāo)記的DNA分子數(shù)為N，A錯(cuò)誤；DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，該動(dòng)物細(xì)胞經(jīng)過3H標(biāo)記后，放在不含3H的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第一次有絲分裂，形成的兩個(gè)子細(xì)胞中含3H的染色體數(shù)是2N，但每條染色體的DNA分子只有一條鏈含3H，再經(jīng)過一次細(xì)胞分裂，復(fù)制后的每條染色體的兩條單體，其中有一條單體不含3H，由于著絲粒分裂后，染色單體分開后向兩極移動(dòng)是隨機(jī)的，所以經(jīng)兩次有絲分裂后形成的子細(xì)胞中含3H的染色體數(shù)可能是0～2N，B錯(cuò)誤；如果子細(xì)胞中染色體都含有3H，該細(xì)胞發(fā)生的是減數(shù)分裂，可能發(fā)生基因重組，C正確；如果子細(xì)胞中的染色體不含3H，則該細(xì)胞發(fā)生的是有絲分裂，不可能發(fā)生同源染色體彼此分離，D錯(cuò)誤。3．(多選)(2022·山東青島模擬)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(cè)子細(xì)胞中的標(biāo)記情況。若不考慮互換和染色體變異，則下列敘述正確的是(

)A．可能出現(xiàn)2個(gè)子細(xì)胞中含32P,2個(gè)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)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ABD解析：若2個(gè)S基因插入同一條染色體上，該精原細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂，考慮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)胞中均含有32P，經(jīng)第二次有絲分裂，可能出現(xiàn)2個(gè)子細(xì)胞中含32P,2個(gè)不含32P的情況，A正確；若2個(gè)S基因插入兩條非同源染色體中，該精原細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂，考慮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)不含32P或2個(gè)子細(xì)胞中含32P，B正確，C錯(cuò)誤；若2個(gè)S基因插入兩條染色體中，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)記染色體數(shù)為4條；若2個(gè)S基因插入同一條染色體上，則4個(gè)子細(xì)胞中被標(biāo)記染色體數(shù)為2條，D正確。4．不考慮突變和互換，回答下列有關(guān)減數(shù)分裂的問題。(1)某哺乳動(dòng)物的一個(gè)卵原細(xì)胞(2N＝16)中僅有一對(duì)同源染色體的兩條染色體上的DNA分子兩條鏈均被15N標(biāo)記，該卵原細(xì)胞在14N的環(huán)境中進(jìn)行減數(shù)分裂，減數(shù)分裂Ⅰ后期的初級(jí)卵母細(xì)胞中含有15N標(biāo)記的染色單體有____條；減數(shù)分裂Ⅱ后期的次級(jí)卵母細(xì)胞中含有15N標(biāo)記的染色體有_____條；其產(chǎn)生含有15N標(biāo)記的卵細(xì)胞的概率為____________。4

2

100%(或1)解析：(1)某哺乳動(dòng)物的一個(gè)卵原細(xì)胞(2N＝16)中僅有一對(duì)同源染色體的兩條染色體上的DNA分子兩條鏈均被15N標(biāo)記，該卵原細(xì)胞在14N的環(huán)境中進(jìn)行減數(shù)分裂，減數(shù)分裂Ⅰ后期的初級(jí)卵母細(xì)胞中含有15N標(biāo)記的染色單體有4條；減數(shù)分裂Ⅱ后期的次級(jí)卵母細(xì)胞中含有15N標(biāo)記的染色體有2條；其產(chǎn)生含有15N標(biāo)記的卵細(xì)胞的概率為100%。(2)某哺乳動(dòng)物的一個(gè)卵原細(xì)胞(2N＝8)中每對(duì)同源染色體僅有一條染色體上的DNA分子兩條鏈均被15N標(biāo)記，該卵原細(xì)胞在14N的環(huán)境中進(jìn)行減數(shù)分裂，那么減數(shù)分裂Ⅰ后期的初級(jí)卵母細(xì)胞中含有15N標(biāo)記的染色單體有_____條；減數(shù)分裂Ⅱ后期的次級(jí)卵母細(xì)胞中含有15N標(biāo)記的染色體有_________________條；其產(chǎn)生含有15N標(biāo)記的卵細(xì)胞的概率為________。8

0或2或4或6或8

15/16解析：(2)某哺乳動(dòng)物的一個(gè)卵原細(xì)胞(2N