Question

某研究小组用同位素标记法验证DNA分子的半保留复制，实验材料选择蚕豆根尖（2n=12）．请根据实验内容回答有关问题：
（1）该研究需要观察细胞有丝分裂中期的染色体，为了确定中期持续的时间，研究者先做了一个预备验．
①制作蚕豆根尖细胞的有丝分裂临时装片的基本步骤：取材→

 

→漂洗→染色→压 片．染色时，应该使用

 

（填“酸性”或“碱性”）染液．
②如表是观察临时装片的三个视野的统计结果．已知蚕豆根尖细胞在适宜条件下进行有丝分裂，细胞周期为11.4h，由此可估算分裂中期经历的时间为

 

h．

	视野1	视野2	视野3
细胞总数（个）	128	132	139
中期细胞数（个）	8	6	7

（2）实验步骤一：首先用含3H标记物的培养液处理蚕豆根尖细胞，标记DNA分子的双链，然后将这些根尖细胞移入普通培养液（不含放射性元素）中，再让细胞连续进行有丝分裂．处理根尖细胞的³H标记物最可能是

 

．
（3）实验步骤二：通过放射自显影技术观察每次有丝分裂中期染色体的标记情况．如果DNA分子复制属于半保留复制，染色体的标记会有三种情况（如图1所示），那么在普通培养液中第一次、第二次、第三次有丝分裂中期，细胞中染色体的标记情况依次是

 

（请在下列A～E选项中选择）．
A.12个a    B.12个b    C.6个a，6个b   D.6个b，6个c   E．b+c=12个，但b和c数目不确定
（4）验证DNA分子的半保留复制还可以采用密度梯度离心法．请参照图2中的①②③，在④中标出第二次有丝分裂后期细胞中的DNA分子可能出现在试管中的位置．

 

．

Answer 1

考点：DNA分子的复制,观察细胞的有丝分裂

专题：

分析：1、制作有丝分裂临时装片的基本步骤：取材→解离→漂洗→染色→压片．观察到的不同时期细胞数目的多少反映出各时期经历的时间长短．
2、分析图1，在普通培养液中第一次有丝分裂产生的子细胞的DNA分子中仅有1条链被标记，故第二次有丝分裂中期时，每条染色体的2条染色单体中仅有1条染色单体具有放射性；在有丝分裂后期时姐妹染色单体分开形成两条子染色体随机移向细胞的两极，即第二次有丝分裂产生的子细胞中具体放射性的染色体数目不能确定；所以在第三次有丝分裂中期的细胞中有的染色体仅有1条染色单体具有放射性，有的染色体无放射性，但二者之和肯定为12．
3、DNA分子复制时，以DNA的两条链为模板，合成两条新的子链，每个DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链，称为半保留复制．

解答： 解：（1）①制作蚕豆根尖细胞的有丝分裂临时装片的基本步骤：取材→解离→漂洗→染色→压片．染色时，应该使用龙胆紫或醋酸洋红液等碱性染液．
     ②据表格分析，细胞总数的平均值为（128+132+139）÷3=133个，中期细胞数的平均值为（8+6+7）÷3=7个，细胞周期为11.4h，由此可估算分裂中期经历的时间为

7

133

×11.4=0.6h．
（2）由于细胞中的DNA和RNA都含有碱基A、G、C，T是DNA特有的，U是RNA特有的，所以处理根尖细胞的³H标记物最可能是胸腺嘧啶脱氧核苷酸．
（3）根据题意可知，亲代DNA分子双链用³H标记，由于DNA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有标记，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DNA分子均有一条链被标记，该细胞再经过复制，一条染色体上的两条染色单体只有一条有标记，如图b；
由于第二次有丝分裂后期时两条子染色体随机移向细胞的两极，因此第二次分裂结束后产生的子细胞中的具有放射性的染色体的数目不确定，可能是0条，最多可能是12条；该细胞再经过染色体的复制，染色体可能有两种情况，即图b和图c，但是不能确定b、c各自确切的数目，而细胞中的染色体数目肯定是12条，即b+c=12个．故选：A、B、E．
（4）由于DNA分子的复制是半保留复制，所以复制两次后，含³H标记的DNA占

2

8

=

1

4

，不含³H标记的DNA占

3

4

．因此，处于第二次分裂后期细胞中的染色体DNA进行离心，DNA分子可能出现在试管中的位置为：

故答案为：
（1）①解离     碱性
     ②0.6
（2）胸腺嘧啶脱氧核苷酸
（3）A、B、E
（4）

点评：本题考查有丝分裂的实验、DNA半保留复制和有丝分裂过程中染色体的行为变化的相关知识，意在考查学生理解所学知识的要点、识图分析能力和综合运用所学知识分析问题的能力，具备设计简单生物学实验的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析的能力．第（3）题考生应从第一次分裂情况逐次考虑，并且染色单体在分离时是随机平均分配到两个子细胞中的；在分析过程中能够紧扣DNA半保留复制的特点．