专题6 DNA的半保留复制与细胞分裂

一、刷难关

1.将洋葱根尖细胞置于含 $ {}^{3}\mathrm{H} $ 标记的胞嘧啶脱氧核苷酸培养基中培养,完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续培养到分裂中期,其染色体的放射性标记分布情况是(      )

A. 每条染色体的两条姐妹染色单体都被标记

B. 只有半数的染色体的两条姐妹染色单体都被标记

C. 只有半数的染色体中一条姐妹染色单体被标记

D. 每条染色体中都只有一条姐妹染色单体被标记

答案:D
解析:

将洋葱根尖细胞置于含 $ {}^{3}\mathrm{H} $ 标记的胞嘧啶脱氧核苷酸培养基中培养,完成一个细胞周期,此时每条染色体都被标记,但其 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中只有新合成的脱氧核苷酸单链含有标记;然后在不含放射性标记的培养基中继续培养到分裂中期,此时每条染色体含有两条姐妹染色单体,但只有一条姐妹染色单体被标记,故选 $ \mathrm{D} $ 。


2.将含有基因修饰系统的 $ \mathrm{T}-\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ (一段双链 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 序列)插入水稻细胞 $ \mathrm{M} $ 的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子单链上的一个C脱去氨基变为 $ \mathrm{U}(\mathrm{U} $ 与A配对 $ ) $ ,该脱氨基过程在细胞 $ \mathrm{M} $ 中只发生一次。 利用培养技术将细胞 $ \mathrm{M} $ 培育成植株 $ \mathrm{N} $ ,这样 $ \mathrm{N} $ 的每一个细胞中都含有 $ \mathrm{T}-\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ,下列说法不正确的是(      )

A. $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的复制方式是半保留复制,原料为脱氧核苷酸

B. 植株 $ \mathrm{N} $ 自交,子一代中含 $ \mathrm{T}-\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的植株占 $ \dfrac{3}{4} $

C. 细胞 $ \mathrm{M} $ 经 $ n(n⩾ 1) $ 次有丝分裂后,有脱氨基位点 $ \mathrm{A}—\mathrm{U} $ 的细胞占 $ \dfrac{1}{{2}^{n}} $

D. 细胞 $ \mathrm{M} $ 经3次有丝分裂后,脱氨基位点为 $ \mathrm{A}—\mathrm{T} $ 的细胞占 $ \dfrac{1}{2} $

答案:D
解析:

$ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的复制方式是半保留复制,原料为脱氧核苷酸, $ \mathrm{A} $ 正确; $ \mathrm{N} $ 植株细胞的一条染色体中含有 $ \mathrm{T}-\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ,可以记为 $ \mathrm{A} $ ,因此 $ \mathrm{N} $ 植株的相关基因型记为 $ \mathrm{A}\mathrm{a} $ ,如果自交,则子代基因型及比例为 $ \mathrm{A}\mathrm{A}:\mathrm{A}\mathrm{a}:\mathrm{a}\mathrm{a}=1:2:1 $ ,有 $ \dfrac{3}{4} $ 的植株含 $ \mathrm{T}-\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ , $ \mathrm{B} $ 正确;细胞 $ \mathrm{M} $ 中只有1个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子上的一条链上的一个 $ \mathrm{C} $ 脱去氨基变为 $ \mathrm{U} $ ,复制 $ n $ 次后,产生的子细胞有 $ {2}^{n} $ 个,但有脱氨基位点 $ \mathrm{A}—\mathrm{U} $ 的细胞只有1个,所以这种细胞占 $ \dfrac{1}{{2}^{n}} $ , $ \mathrm{C} $ 正确;细胞 $ \mathrm{M} $ 经3次有丝分裂后,形成的子细胞有8个,由于 $ \mathrm{M} $ 细胞中只有1个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子的一条链上的一个 $ \mathrm{C} $ 脱去氨基变为 $ \mathrm{U} $ ,其另一条链上该位点的碱基的是 $ \mathrm{G} $ ,复制3次后,形成8个细胞,有4个细胞脱氨基位点为 $ \mathrm{C}—\mathrm{G} $ , $ 3 $ 个细胞脱氨基位点为 $ \mathrm{A}—\mathrm{T} $ , $ 1 $ 个细胞脱氨基位点为 $ \mathrm{A}—\mathrm{U} $ ,因此脱氨基位点为 $ \mathrm{A}—\mathrm{T} $ 的细胞占 $ \dfrac{3}{8} $ , $ \mathrm{D} $ 错误。


3.将 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子双链用 $ {}^{3}\mathrm{H} $ 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。根据图判断,在普通培养液中培养至第二次有丝分裂中期时,一个细胞中染色体标记情况是(      )

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A. 6个 $ \mathrm{a} $ ,6个 $ \mathrm{b} $

B. 12个 $ \mathrm{b} $

C. 6个 $ \mathrm{b} $ ,6个 $ \mathrm{c} $

D. 6个 $ \mathrm{a} $ ,6个 $ \mathrm{c} $

答案:B
解析:

根据题意可知,亲代 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子双链用 $ {}^{3}\mathrm{H} $ 标记,由于 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子为半保留复制,因此亲代细胞中染色体经过复制后两条姐妹染色单体均被标记,如图a;第一次有丝分裂结束后产生的子细胞中每条染色体上的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子均有一条链被标记,该细胞再经过一次 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制,一条染色体上的两条染色单体只有一条被标记,如图b。因此,第二次有丝分裂中期,一个细胞中有12条染色体,每条染色体都有一条染色单体被标记,即12个 $ \mathrm{b} $ 。故选 $ \mathrm{B} $ 。


4.让雄果蝇(体细胞中有8条染色体)的一个精原细胞(甲)在含有带放射性标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一次有丝分裂,形成2个精原细胞(乙和丙),然后在不含放射性标记的培养基中培养至其完成减数分裂,形成8个精细胞(无染色体片段互换)。下列有关叙述正确的是(      )

A. 甲在有丝分裂后期,只有一半的染色体具有放射性

B. 乙在减数分裂Ⅰ后期时,一半的染色体具有放射性

C. 丙形成的子细胞在减数分裂Ⅱ后期,每个细胞中含放射性的染色体都占 $ \dfrac{1}{2} $

D. 乙和丙在完成减数分裂后,每个精细胞中都一定有一半的染色体具有放射性

答案:C
解析:

甲在有丝分裂后期,所有染色体上都含有一个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子,这些 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子均为一条链含放射性标记,另一条链不含放射性标记, $ \mathrm{A} $ 错误;乙在减数分裂Ⅰ后期时,着丝粒还没有分裂,所有染色体上都有两个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子,其中一个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子的一条链含放射性标记,另一条链不含放射性标记,另一个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子的两条链都不含放射性标记,所以该时期乙中所有染色体都具有放射性, $ \mathrm{B} $ 错误;丙形成的子细胞在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,每条染色体分裂为两条子染色体,其中一条子染色体上 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子的一条链含放射性标记,另一条子染色体上 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子的两条链都不含放射性标记,所以丙形成的子细胞在减数分裂Ⅱ后期时每个细胞中含放射性的染色体都占 $ \dfrac{1}{2} $ , $ \mathrm{C} $ 正确;由思路导引可知,在减数分裂Ⅱ后期,子染色体有的含放射性标记,有的不含放射性标记,而且子染色体分离时随机移向细胞两极,所以乙和丙在完成减数分裂后,每个精细胞中含有的具有放射性染色体的数量是随机的, $ \mathrm{D} $ 错误。


5.科研人员在某雄性二倍体动物 $ (2n=4) $ 细胞分裂前将其四条染色体的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 双链用 $ {}^{3}\mathrm{H} $ 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),下列说法错误的是(      )

A. 若通过有丝分裂得到四个子细胞,则四个细胞不一定都有放射性

B. 若通过减数分裂得到四个子细胞,则四个细胞一定都有放射性

C. 若进行有丝分裂,则第二次分裂中期细胞中每条染色单体都含有 $ {}^{3}\mathrm{H} $

D. 若进行减数分裂,则减数分裂Ⅱ中期细胞中每条染色单体都含有 $ {}^{3}\mathrm{H} $

答案:C
解析:

由思路导引可知,第一次有丝分裂后,两个细胞中的每条染色体上的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子均为一条链含有放射性,另一条链没有放射性;第二次有丝分裂中期,细胞中每条染色体的一条染色单体含有 $ {}^{3}\mathrm{H} $ ,另一条染色单体不含 $ {}^{3}\mathrm{H} $ ,形成的四个细胞可能三个有放射性、一个没有放射性,也可能两个有放射性、两个没有放射性,也可能四个都有放射性, $ \mathrm{A} $ 正确, $ \mathrm{C} $ 错误。若进行减数分裂, $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 只复制一次,减数分裂得到四个子细胞中的染色体都有放射性, $ \mathrm{B} $ 正确。若进行减数分裂,由于染色体用 $ {}^{3}\mathrm{H} $ 标记,减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,两个子细胞都含 $ {}^{3}\mathrm{H} $ ,减数分裂Ⅱ中期时,染色体的着丝粒排列在赤道板上,此时每条染色单体都含有 $ {}^{3}\mathrm{H} $ , $ \mathrm{D} $ 正确。