淺談DNA半保留復(fù)制與細胞分裂過程的綜合應(yīng)用考查

夏頔

【摘要】筆者在高三復(fù)習(xí)的實際教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生對于DNA半保留復(fù)制中簡單數(shù)學(xué)計算多能正確應(yīng)對，一旦以其他相關(guān)知識作為背景或載體綜合考查時則無法順利解答，故筆者展示了同位素標(biāo)記法結(jié)合DNA半保留復(fù)制與細胞分裂過程的綜合考察的典型二例，淺析筆者實際教學(xué)中時取得較好效果的推理方法，以期能有助于教師更有效地指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，同時提高學(xué)生的綜合分析及判斷能力。

【關(guān)鍵詞】同位素標(biāo)記 DNA復(fù)制 細胞分裂

全國高考考試大綱（新課標(biāo)版）和考試說明中關(guān)于“DNA分子的復(fù)制”具體要求為：能理解DNA分子的復(fù)制與其他相關(guān)知識的聯(lián)系和區(qū)別，并能在較復(fù)雜的情境中綜合運用其進行分析，判斷，推理和評價。其中運用DNA半保留復(fù)制原理進行計算是該部分的常見題型。在高三復(fù)習(xí)的實際教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生對于半保留復(fù)制中簡單數(shù)學(xué)計算多能正確應(yīng)對，一旦聯(lián)系細胞分裂過程為背景綜合考查時則無法順利解答，下面筆者就DNA復(fù)制與細胞分裂過程中同位素標(biāo)記法的綜合應(yīng)用談一下指導(dǎo)高三復(fù)習(xí)備考中的一些的經(jīng)驗。

在這一知識板塊中，由于細胞分裂間期完成染色體的復(fù)制，包括DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，之后DNA隨著染色體的變化進入到子細胞中。故常以染色體作為標(biāo)記載體，給予學(xué)生的背景較前述題型更復(fù)雜多變，考查學(xué)生在這兩個知識點上綜合運用，分析推理的能力，要求較高。即便是高三的學(xué)生，能熟練且正確的解決此類綜合題型的同學(xué)并不多，學(xué)生反映解答時較為困難。以下題為例：

例1：蠶豆根尖細胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，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（ ）

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

答案：B

教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生解題時的困難主要在于無法準(zhǔn)確完成染色體與DNA的轉(zhuǎn)換，因題中涉及染色單體標(biāo)記情況，故學(xué)生時常將染色體復(fù)制后形成兩條姐妹染色單體的結(jié)果直接替換為DNA半保留復(fù)制的結(jié)果，以此題為例，即得出右圖錯誤的圖示，導(dǎo)致同樣方法分析第二個細胞周期后得出錯誤答案。

因此，筆者在教學(xué)中建議學(xué)生以畫簡圖的形式，直觀呈現(xiàn)細胞分裂中相應(yīng)時期染色體的變化及DNA復(fù)制結(jié)果，轉(zhuǎn)換結(jié)果顯而易見，取得了較好的教學(xué)效果，思路如下：

1.以圖示展現(xiàn)題中細胞分裂中染色體行為變化；（熟練后可省略）

2.繪制對應(yīng)時期中染色體上DNA變化，根據(jù)DNA半保留復(fù)制原則注明標(biāo)記情況

（注意以著絲點 連接兩條姐妹染色單體，每條單體中均含一個雙鏈DNA分子）；

3.根據(jù)題中要求識圖完成染色體，染色單體與DNA的標(biāo)記問題轉(zhuǎn)換。

至此，識圖即得出根尖細胞在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記，且被標(biāo)記的單體中DNA分子只有一條鏈含有同位素標(biāo)記。

例2：用32P標(biāo)記的動物體細胞（2N=20）的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，讓其連續(xù)進行有絲分裂，若一個細胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是40條和2條，則這至少是第幾次分裂的分裂期（ ）

A.第一次 B.第二次 C.第三次 D.第四次

答案：C

解析：依題意，該體細胞含20條染色體即10對同源染色體，若出現(xiàn)染色體條數(shù)為40條，則知該細胞處于細胞分裂的后期。若用曲線表示含32P的母鏈，用直線表示在不含32P的培養(yǎng)基中所合成的新DNA鏈，則以其中一對同源染色體為例做圖如下：

由上述分析亦可以看出，當(dāng)細胞連續(xù)分裂至第三次以后，細胞中含有同位素標(biāo)記的染色體數(shù)目具有隨機性，無法具體分析，故目前多以連續(xù)兩次有絲分裂或者減數(shù)分裂為題干背景。在基礎(chǔ)知識熟練的前提下采用畫簡筆圖的形式解決此類問題并不會浪費時間，反而提高了解題正答率。上述簡圖法亦可以用于考查DNA復(fù)制時發(fā)生基因突變與細胞分裂聯(lián)系情景中的綜合推理。

從以上論述可以看出，教師在實際教學(xué)及復(fù)習(xí)備考中，對于學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，應(yīng)多結(jié)合生物學(xué)科的特點以及學(xué)生熟悉的圖例，將復(fù)雜問題層層剝開，變?yōu)槎鄠€熟悉情境及問題的整合，便于學(xué)生掌握，只有教師在教學(xué)中多思考，多整合，探索如何更有效地指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，才能助力于學(xué)生提高復(fù)雜情境中綜合分析，推理及判斷的能力。