巧用繪圖法解決細(xì)胞分裂中的DNA標(biāo)記問題

浙江 王苗苗

巧用繪圖法解決細(xì)胞分裂中的DNA標(biāo)記問題

浙江 王苗苗

細(xì)胞分裂過程中都會涉及DNA的復(fù)制與分配，如果將細(xì)胞中的DNA用同位素進(jìn)行標(biāo)記，則可以追蹤DNA分子在分裂過程中的去向。細(xì)胞分裂中的DNA標(biāo)記問題是高頻考點，難度較大。繪圖法具有直觀、清晰和便捷等特點，高中生物學(xué)中的許多問題都可以采用繪圖法來分析、解答，接下來筆者結(jié)合幾道試題談?wù)勅绾吻捎美L圖法解決細(xì)胞分裂中的DNA標(biāo)記問題。

1.選擇合適的繪圖方法

實際上，多數(shù)考生通常也采用繪圖法分析、解答此類問題，然而錯誤率依然居高不下，究其原因是未選擇合適的繪圖方法。比如，將DNA被32P標(biāo)記的動物細(xì)胞置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，分析其有絲分裂過程中染色體攜帶標(biāo)記的情況，圖1、2、3（均只繪出染色體復(fù)制前后的圖像）是考生常采用的三種繪圖方法：

顯然，圖1只畫出了染色體，圖2則只畫出了DNA，這兩種方法都不能呈現(xiàn)出DNA與染色體的位置關(guān)系，不利于分析；圖3固然呈現(xiàn)了二者的位置關(guān)系，然而多種線條交織在一起，不利于觀察分析，極易出錯。而采用圖4的繪圖方式，則可很好地解決上述問題。

2.繪圖法解答有絲分裂中的DNA標(biāo)記問題

【例1】（原創(chuàng)）用32P標(biāo)記了天竺葵體細(xì)胞（含12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)胞分裂的中期細(xì)胞中染色體攜帶32P標(biāo)記的情況是 （ ）

A. 帶有32P標(biāo)記的染色體有6條

B. 每條染色體的兩條姐妹染色單體均帶有32P標(biāo)記

C. 每條染色體的兩條姐妹染色單體中只有一條帶有32P標(biāo)記

D. 每條染色體中帶有32P標(biāo)記的DNA單鏈為0條或1條

【解析】天竺葵體細(xì)胞中含有12條染色體，但在進(jìn)行有絲分裂過程中每條染色體行為一致，因此繪圖時只需畫出其中一條染色體進(jìn)行分析，便可推知其他染色體攜帶標(biāo)記的情況。繪圖分析如下：

據(jù)圖可知，天竺葵體細(xì)胞第一次分裂產(chǎn)生的兩個子細(xì)胞染色體攜帶32P標(biāo)記情況一致，故第二次分裂只需繪制其中一個細(xì)胞的分裂示意圖即可。由圖中可知，第二次分裂過程中，當(dāng)染色體復(fù)制后每條染色體均具有兩條染色單體，而其中一條染色單體的DNA分子帶有32P標(biāo)記，另一條染色單體的DNA分子不帶32P標(biāo)記。中期時姐妹染色單體并未分離，因此其染色體攜帶32P標(biāo)記情況如圖不變。由于每條染色體的行為一致，故帶有32P標(biāo)記的染色體應(yīng)有12條，故A項錯誤；每條染色體的兩條姐妹染色單體中只有一個帶有32P標(biāo)記，故B項錯誤，C項正確；每條染色體中帶有32P標(biāo)記的DNA單鏈均為1條，故D項錯誤。

【答案】C

3.繪圖法解答減數(shù)分裂中的DNA標(biāo)記問題

【例2】（原創(chuàng)）若某動物（2N=32）的精原細(xì)胞中DNA分子都用15N標(biāo)記，并只供給含14N的原料進(jìn)行培養(yǎng)，則減數(shù)第二次分裂后期，每個細(xì)胞中含有15N標(biāo)記的染色體數(shù)應(yīng)為（ ）

A. 8 B. 16

C. 32 D. 不一定

【解析】減數(shù)分裂過程中涉及同源染色體的配對與分離，因此在分析減數(shù)分裂過程中的DNA標(biāo)記問題時，至少應(yīng)繪制一對同源染色體，其他的多對同源染色體行為和這對是一致的。本題繪圖分析如下：

據(jù)圖可知，精原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生的兩個子細(xì)胞染色體攜帶15N標(biāo)記情況一致，故減數(shù)第二次分裂只需繪制其中一個細(xì)胞的分裂示意圖即可。圖中減數(shù)第二次分裂后期細(xì)胞中每條染色體均帶有15N標(biāo)記，而此時每個細(xì)胞所含染色體數(shù)目為32條，故減數(shù)第二次分裂后期，每個細(xì)胞中含有15N標(biāo)記的染色體數(shù)應(yīng)為32條。

【答案】C

4.總 結(jié)

熟練掌握細(xì)胞分裂過程中染色體行為的變化規(guī)律、DNA復(fù)制的特點及DNA與染色體的位置關(guān)系等相關(guān)知識是準(zhǔn)確解答細(xì)胞分裂過程中DNA標(biāo)記問題的前提，而選擇合適的繪圖方式則可以讓此類問題的解答事半功倍。無論是有絲分裂還是減數(shù)分裂，不管是一次分裂還是多次分裂，只要按照上述繪圖方式按部就班地進(jìn)行分析，必然能夠輕松而準(zhǔn)確地解決問題。

（作者單位：浙江省臨安中學(xué)）