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微专题 7 细胞分裂过程中的同位素标记问题
[知识必备]
1.DNA分子半保留复制图像及解读
2.进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核DNA和染色体的标记情况分析
细胞DNA复制一次细胞分裂一次，如图为连续分裂两次的过程图(以一条染色体为例)。
由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核 DNA分子均由一条亲代DNA
链和一条子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代 DNA链的染色体条数
是0～2n(以体细胞染色体数为2n为例)。3.进行减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析
在进行减数分裂之前，DNA复制一次，减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减
数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。
由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但 DNA只复制一次，所以四个
子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。
[典例赏析]
1.(2021·黄冈调研)某性原细胞(2n＝16)的DNA全部被32P标记，其在含31P的培养基中进行
一次有丝分裂后继续进行减数分裂，下列能正确表示有丝分裂前期(白色柱状图)和减数分
裂Ⅰ前期(灰色柱状图)每个细胞中含32P的染色单体和核DNA分子数目的是( )
答案 A
解析 绘制染色体和核DNA分子被标记情况，并只以一条染色体上DNA分子的标记情况
为例，绘制如图(图中线条代表核DNA分子中的一条链)。该性原细胞在含31P的培养基中在有丝分裂前的间期由于DNA的半保留复制，有丝分裂前
期的每条染色体上有两个DNA分子，且DNA分子双链均为一条含31P，另一条含32P，故
有丝分裂前期含32P的染色单体和核DNA分子数目分别为32和32；有丝分裂产生的子细
胞中每个核DNA分子双链均为一条含31P，另一条含32P，子细胞在含31P的培养基中继续
进行减数分裂，则减数分裂Ⅰ前期每个细胞中含32P的染色单体和核DNA分子数目分别为
16和16。
2.(2021·长沙市调研)蚕豆根尖细胞(2N＝12)在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完
成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性
标记分布情况是( )
A.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
C.只有半数的染色体中一条单体被标记
D.每条染色体的两条单体都不被标记
答案 B
解析 DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3H－T)
培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H－T，然后在不
含放射性标记的培养基中培养至中期，每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染
色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3H－T，如下图：[突破方法]
四步法解决细胞分裂中核DNA和染色体标记问题
[对点小练]
1.(2019·4月浙江选考，25)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( )
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
答案 D
解析 DNA复制方式是半保留复制，第一次分裂结束后所有染色体的 DNA分子中一条链
不含BrdU，另外一条链含有BrdU；第二次分裂结束后有1/2的染色体上的DNA分子两条
链均含有BrdU，1/2的染色体上的DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；
到第三次有丝分裂中期，全部DNA分子被BrdU标记，所有染色体均含有姐妹染色单体，
其中有1/2的染色体上的2个DNA分子的两条链均含BrdU(荧光被抑制)，有1/2的染色体
上的2个DNA分子中的1个DNA分子的两条链中的1条含BrdU、1条不含，另1个DNA
分子的两条链均含BrdU，所以有1/4的染色单体会发出明亮荧光，综上所述，本题选D。
2.(2021·长沙模拟)用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被 32P标记的染色体
条数是( )
A.0条 B.20条
C.大于0条小于20条 D.以上都有可能
答案 D
解析 第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不
含32P，第二次细胞分裂前的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，
一条染色单体不含32P，有丝分裂后期姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移
向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标
记的染色体条数分别是20条和0条；如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也
有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体数大于0条小于20条。
3.(2021·皖西教育联盟模拟)将全部DNA分子的双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为
2N)置于含31P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中
的情况。下列推断正确的是( )
A.若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2
B.若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1
C.若产生的4个子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂
D.若产生的4个子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂
答案 B
解析 细胞连续分裂两次后产生4个子细胞，可分为两种情况：第一种情况是细胞进行减
数分裂，产生4个生殖细胞，此过程前的间期DNA只复制一次，由于DNA复制是半保留
复制，因此产生的每个生殖细胞中含32P染色体数为N，B正确；第二种情况是细胞进行了
两次有丝分裂，每次有丝分裂之前的间期 DNA复制一次，因此第一次有丝分裂后，所有
染色体中的DNA分子均有一条链被32P标记，第二次有丝分裂后期，染色单体随机分开进
入两个细胞，因此含有32P染色体的子细胞比例最少为1/2，但不一定为1/2，A错误；若产
生的4个子细胞中的染色体都含32P，则一定进行减数分裂，C错误；若产生的4个子细胞
中的染色体不都含32P，则一定进行有丝分裂，D错误。
