DNA復(fù)制在細(xì)胞分裂試題解法之我見

胡潘

摘 要：“DNA 分子的復(fù)制”在我們四川考試大綱中屬于理解層次，要求能在較復(fù)雜的情景中綜合運(yùn)用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評(píng)價(jià)。本文就DNA復(fù)制在細(xì)胞分裂試題中的考查點(diǎn)逐一例析，以期開闊思路，提升能力。

關(guān)鍵詞：DNA復(fù)制；細(xì)胞分裂；考查點(diǎn)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2015）07-256-02

一、考查染色體放射性標(biāo)記的情況

例1蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是（B）

A、每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記

B、每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記

C、只有半數(shù)的染色體中一條單體被標(biāo)記

D、每條染色體的兩條單體都不被標(biāo)記

解析：假設(shè)未標(biāo)記的根尖細(xì)胞的一條染色體表示為（AA）， AA表示兩條不含有3H標(biāo)記的DNA鏈，該染色體復(fù)制后在分裂前期、中期可表示為（Aa）×（Aa），×表示兩條染色單體連接在一起，a表示新合成的具有3H標(biāo)記的子鏈，后期染色體則可表示為（Aa），第一次細(xì)胞分裂后子細(xì)胞中的染色體可以表示為（Aa），在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體可以表示為（AA） ×（Aa），即每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記。

總結(jié)：未進(jìn)行放射性標(biāo)記的某細(xì)胞在含有放射性物質(zhì)的培養(yǎng)基中，第一次分裂時(shí)，前期、中期細(xì)胞內(nèi)每條染色體的兩條單體均被標(biāo)記，后期細(xì)胞內(nèi)每條染色體都有標(biāo)記（其DNA的一條鏈有標(biāo)記）。然后，在不含放射性物質(zhì)的培養(yǎng)基中進(jìn)行第二次分裂時(shí)，細(xì)胞內(nèi)前期、中期每條染色體中有一條單體有標(biāo)記，而后期細(xì)胞內(nèi)只有半數(shù)的染色體具有標(biāo)記。

二、考查某分裂時(shí)期有放射性的染色體數(shù)目

例2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)胞分裂的中期、后期，一個(gè)細(xì)胞中的染色體條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是（C）

A.中期20和20、后期40和10 B.中期20和10、后期40和20

C.中期20和20、后期40和20 D.中期20和10、后期40和10

解析：假定標(biāo)記的玉米體細(xì)胞中的某染色體表示為（AA），AA表示兩條含有32P標(biāo)記的DNA鏈，a表示新合成的不具有32P標(biāo)記的子鏈，在不含32P的培養(yǎng)基中該細(xì)胞第一次分裂，染色體復(fù)制后在分裂前期、中期可表示為（ Aa）×（Aa），×表示兩條染色單體連接在一起，后期著絲點(diǎn)分裂后則表示為（Aa），第一次細(xì)胞分裂后子細(xì)胞中的染色體可以表示為（Aa），接著復(fù)制后到第二次細(xì)胞分裂的中期其染色體可以表示為（Aa） ×（aa），后期著絲點(diǎn)分裂后，一條為（Aa），一條為（aa）。因此，在第二次細(xì)胞分裂的中期，所有染色體都被標(biāo)記，后期有一半的染色體被標(biāo)記，也就是說，在第二次分裂中期和后期被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是20和20。

總結(jié)：全部染色體都有放射性標(biāo)記的某細(xì)胞（含有m條染色體）在不含有放射性物質(zhì)的培養(yǎng)基中，第一次分裂時(shí)，前期、中期細(xì)胞內(nèi)有標(biāo)記的染色體為m條，后期細(xì)胞內(nèi)有標(biāo)記的染色體為2m條（其DNA的一條鏈有標(biāo)記）。第二次分裂時(shí)，細(xì)胞內(nèi)前期、中期有標(biāo)記的染色體為m條，而后期細(xì)胞內(nèi)具有標(biāo)記的染色體為m條。

三、考查具有放射性的子細(xì)胞比例

例3現(xiàn)將含有兩對(duì)同源染色體且核DNA都已用32P標(biāo)記的一個(gè)細(xì)胞，放在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，若該細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行4次有絲分裂，則含32P的子細(xì)胞數(shù)量最少和最多分別是（B）

A.2、16 B.2、8 C.4、8 D.4、16

解析：根據(jù)題意，細(xì)胞內(nèi)共有4條染色體，DNA雙鏈被標(biāo)記（共8條鏈），這8條鏈將分布在8個(gè)子染色體中。細(xì)胞連續(xù)分裂四次，將出現(xiàn)16個(gè)子細(xì)胞，第一次分裂時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞的所有染色體均有放射性，而以后的分裂中，如果帶有放射性的染色體全部進(jìn)入一個(gè)子細(xì)胞，則最少有2個(gè)細(xì)胞含有32P；如果8條標(biāo)有32P的鏈分別分配到8個(gè)子細(xì)胞中，則最多8個(gè)細(xì)胞含有32P。

總結(jié)：一個(gè)細(xì)胞中的所有染色體（假定染色體數(shù)目為m）上的DNA分子被放射性標(biāo)記后，經(jīng)過n次細(xì)胞分裂，產(chǎn)生的子細(xì)胞數(shù)目為2n，帶放射性的染色體總數(shù)為2m，子細(xì)胞中帶放射性的比例情況如下：

①若2n≤2m，則帶放射性的子細(xì)胞最大比例為1（每個(gè)子細(xì)胞中至少有1條放射性染色體），最小比例為1/2n-1（有放射性的染色體集中分布在2個(gè)子細(xì)胞中）。

②若2n﹥2m，則帶放射性的子細(xì)胞最大比例為m/2n-1（每個(gè)子細(xì)胞中最多有1條放射性染色體），最小比例為1/2n-1（有放射性的染色體集中分布在2個(gè)子細(xì)胞中）。

四、考查突變基因的走向

例4若一個(gè)卵原細(xì)胞的一條染色體上，β-珠蛋白基因編碼區(qū)中一個(gè)A替換成T，則由該卵原細(xì)胞產(chǎn)生的卵細(xì)胞攜帶該突變基因的概率是____。

解析：將β-珠蛋白基因的兩條鏈表示為BB，同時(shí)也將（BB）代表其所在的染色體。其中一條鏈的A替換成T，記作b，以b為模板復(fù)制出來的基因異常，記作bb，則復(fù)制后的該染色體可表示為（bb）×（BB），×表示兩條染色單體連接在一起，由于減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分離，該染色體進(jìn)入次級(jí)卵母細(xì)胞的概率為1/2，由于減數(shù)第二次分裂后期，染色單體分開，染色單體（bb）進(jìn)入卵細(xì)胞的概率為1/2，由該卵原細(xì)胞產(chǎn)生的卵細(xì)胞攜帶該突變基因的概率是1/4。

總結(jié)：如果某個(gè)基因的一條鏈突變，則復(fù)制的基因中一半正常，一半異常。減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分離具隨機(jī)性，1對(duì)同源染色體中的每條染色體移向某一極的概率為1/2。有絲分裂后期染色單體分開后移向兩極時(shí)也是隨機(jī)的，1對(duì)姐妹染色單體中的每條移向某一極的概率為1/2。

鞏固練習(xí)：

1、假定體細(xì)胞的染色體數(shù)是10，將體細(xì)胞放入含有3H-胸腺嘧啶的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，請(qǐng)推測其中一個(gè)細(xì)胞進(jìn)行一次DNA復(fù)制后，該細(xì)胞分裂后期將有____條染色體被標(biāo)記。

2、用32P標(biāo)記了小鼠一個(gè)精原細(xì)胞（含40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)，在減數(shù)第二次分裂的中期、后期，被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是____。該精原細(xì)胞形成的四個(gè)精細(xì)胞中具有放射性的比例為____。（不考慮交叉互換）

3、取染色體被32P標(biāo)記的蛙（正常體細(xì)胞有26條染色體）的精子與未標(biāo)記的卵細(xì)胞受精，不考慮染色體變異，則第二次卵裂結(jié)束及原腸胚時(shí)期，最多分別有____個(gè)和____個(gè)細(xì)胞有放射性。

答案：1、20 2、20、40 100% 3、4和26