Question

為研究染色體行為和細胞周期中染色體的變化，科學家通常利用一些結構類似的替代物質(zhì)進行實驗．
資料1：科學家在對果蠅進行研究時發(fā)現(xiàn)，在它幼蟲發(fā)育的特定時期，某些染色體纖維解濃縮，核蛋白纖絲向外伸展成環(huán)，使得局部變得很膨大，形成有特色的染色體“疏松”（或稱為染色體泡）-puff，研究證明：一個puff是由一個活化基因產(chǎn)生的．
（1）若將³H-尿苷注射到幼蟲體內(nèi)，puff區(qū)很快檢測出放射性．該實驗說明：

 

．
（2）當Puff出現(xiàn)時，染色體“疏松”局部變得很膨大，其根本原因是DNA（基因）雙螺旋結構打開，此時該處基因被激活，接下來的過程所產(chǎn)生的物質(zhì)是

 

．
（3）當Puff消失時，基因活性消除，表明

 

過程停止．
資料2：在細胞周期中，某個染色體的兩條姐妹染色單體之間在相同的位置上可能發(fā)生部分交換．科學家對此進行了實驗研究，結果發(fā)現(xiàn)：
Ⅰ、將細胞置于含有某種BrdU（5-溴尿嘧啶脫氧核苷）的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細胞能不斷增殖．當DNA復制時，BrdU可替代胸腺嘧啶脫氧核苷酸摻入到DNA子鏈中．
Ⅱ、由于BrdU摻入的情況不同，經(jīng)特殊染色后，著色的深淺也不同．在染色單體中，若DNA的一條單鏈摻有BrdU，則染色后著色深；若DNA的兩條單鏈都摻有BrdU，則使DNA雙螺旋程度降低，染色后著色淺．
Ⅲ、將處于不同細胞周期中的中期細胞進行常規(guī)制片，經(jīng)特殊染色后在顯微鏡下可觀察到每條染色體的姐妹染色單體著色情況．
根據(jù)上述資料，一名同學用洋蔥根尖進行了如下實驗．
（4）實驗步驟：
①配制培養(yǎng)基：在普通細胞培養(yǎng)基中添加BrdU．
②培養(yǎng)：將

 

細胞離體置于含BrdU的培養(yǎng)基上，在適宜的條件下培養(yǎng)一段時間．
③制片：取不同時期的細胞進行固定，并經(jīng)特殊染色后制片．
④用顯微鏡觀察不同細胞周期中的分裂中期染色體的著色情況．
（5）實驗分析：
①在顯微鏡下觀察某個細胞，發(fā)現(xiàn)它每個染色體的兩條姐妹染色單體都是其中一條染色較深，另一條染色較淺，說明觀察的細胞被固定在第幾個細胞周期的哪個時期？

 

．
②若要觀察某個染色體上的兩條姐妹染色單體之間是否發(fā)生交換，通常選擇第二個細胞周期中期的細胞，如果發(fā)生了交換，請描述可能觀察到的現(xiàn)象

 

．
③若某個染色體的兩條姐妹染色單體之間在相同的位置上發(fā)生部分交換，通常對生物的遺傳是否有影響？請說明理由：

 

．
④細胞在減數(shù)分裂四分體時期，

 

，

 

之間常會發(fā)生部分交叉互換，其結果對基因和生殖細胞產(chǎn)生的影響分別是

 

．

Answer 1

考點：減數(shù)第一、二次分裂過程中染色體的行為變化,細胞的減數(shù)分裂

專題：

分析：分析資料1：染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，在它幼蟲發(fā)育的特定時期，會形成有特色的染色體“疏松”（或稱為染色體泡）-puff．研究證明一個puff是由一個活化基因產(chǎn)生的，因此Puff出現(xiàn)的位置就是基因活躍的區(qū)域．
分析資料2：DNA復制方式為半保留復制，同時結合“在染色單體中，若DNA的一條單鏈摻有BrdU，則染色后著色深；若DNA的兩條單鏈都摻有BrdU，則使DNA雙螺旋程度降低，染色后著色淺．”答題．

解答： 解：（1）³H-尿苷是合成RNA的原料，若將³H-尿苷注射到幼蟲體內(nèi)，puff區(qū)很快檢測出放射性，這說明Puff出現(xiàn)處是染色體DNA正在合成RNA的位置（或Puff出現(xiàn)的位置就是基因活躍的區(qū)域）．
（2）由第（1）題可知Puff出現(xiàn)處是染色體DNA正在合成RNA的位置．染色體上DNA（基因）的雙螺旋結構打開后，就以其中一條鏈為模板轉錄形成mRNA，再以mRNA為模板翻譯形成相應的蛋白質(zhì)．
（3）Puff出現(xiàn)處是染色體DNA正在合成RNA的位置，當Puff消失時，基因活性消除，表明基因的表達過程停止．
（4）②洋蔥根尖分生區(qū)細胞分裂能力旺盛，因此觀察細胞分裂時，應選取洋蔥根尖分生區(qū)細胞．
（5）①在染色單體中，若DNA的一條單鏈摻有BrdU，則染色后著色深；若DNA的兩條單鏈都摻有BrdU，則使DNA雙螺旋程度降低，染色后著色淺．在顯微鏡下觀察某個細胞，發(fā)現(xiàn)它每個染色體的兩條姐妹染色單體都是其中一條染色較深，另一條染色較淺，說明DNA已經(jīng)復制兩次，即觀察的細胞被固定在第二個細胞周期的中期（有絲分裂中期，染色體形態(tài)穩(wěn)定、數(shù)目清晰是觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期）．
②根據(jù)題干信息“在染色單體中，若DNA的一條單鏈摻有BrdU，則染色后著色深；若DNA的兩條單鏈都摻有BrdU，則使DNA雙螺旋程度降低，染色后著色淺．”，若要觀察某個染色體上的兩條姐妹染色單體之間是否發(fā)生交換，通常選擇第二個細胞周期中期的細胞，如果發(fā)生了交換，則會出現(xiàn)染色較深的染色單體里有染色較淺的部分，而對應染色較淺的部位里有染色較深的部分．
③由于兩條姐妹染色單體是由一條染色體復制而來，發(fā)生交換的部分基因完全相同，因此某個染色體的兩條姐妹染色單體之間在相同的位置上發(fā)生部分交換，通常對生物的遺傳沒有影響．
④細胞在減數(shù)分裂四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單之間常會發(fā)生部分交叉互換，導致基因重組，進而使生殖細胞得種類增加．
故答案為：
（1）Puff出現(xiàn)處是染色體DNA正在合成RNA的位置（或Puff出現(xiàn)的位置就是基因活躍的區(qū)域）
（2）mRNA和相應的蛋白質(zhì) 
（3）基因的表達
（4）②洋蔥根尖分生區(qū)
（5）①第二個細胞周期的中期
②染色較深的染色單體里有染色較淺的部分，而對應染色較淺的部位里有染色較深的部分
③沒有，兩條姐妹染色單體是由一條染色體復制而來，發(fā)生交換的部分基因相同
④同源染色體的非姐妹染色單體    導致基因重組、生殖細胞種類增加

點評：本題結合材料內(nèi)容，考查細胞的減數(shù)分裂、觀察細胞有絲分裂實驗、遺傳信息的轉錄和翻譯，要求考生識記遺傳信息的轉錄和翻譯過程，能根據(jù)資料1中信息答題；掌握DNA分子復制的方式，能根據(jù)題中資料2中信息答題；識記減數(shù)分裂不同時期的特點．