Question

为研究染色体行为和细胞周期中染色体的变化，科学家通常利用一些结构类似的替代物质进行实验．
资料1：科学家在对果蝇进行研究时发现，在它幼虫发育的特定时期，某些染色体纤维解浓缩，核蛋白纤丝向外伸展成环，使得局部变得很膨大，形成有特色的染色体“疏松”（或称为染色体泡）-puff，研究证明：一个puff是由一个活化基因产生的．
（1）若将³H-尿苷注射到幼虫体内，puff区很快检测出放射性．该实验说明：

 

．
（2）当Puff出现时，染色体“疏松”局部变得很膨大，其根本原因是DNA（基因）双螺旋结构打开，此时该处基因被激活，接下来的过程所产生的物质是

 

．
（3）当Puff消失时，基因活性消除，表明

 

过程停止．
资料2：在细胞周期中，某个染色体的两条姐妹染色单体之间在相同的位置上可能发生部分交换．科学家对此进行了实验研究，结果发现：
Ⅰ、将细胞置于含有某种BrdU（5-溴尿嘧啶脱氧核苷）的培养基中培养，细胞能不断增殖．当DNA复制时，BrdU可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到DNA子链中．
Ⅱ、由于BrdU掺入的情况不同，经特殊染色后，着色的深浅也不同．在染色单体中，若DNA的一条单链掺有BrdU，则染色后着色深；若DNA的两条单链都掺有BrdU，则使DNA双螺旋程度降低，染色后着色浅．
Ⅲ、将处于不同细胞周期中的中期细胞进行常规制片，经特殊染色后在显微镜下可观察到每条染色体的姐妹染色单体着色情况．
根据上述资料，一名同学用洋葱根尖进行了如下实验．
（4）实验步骤：
①配制培养基：在普通细胞培养基中添加BrdU．
②培养：将

 

细胞离体置于含BrdU的培养基上，在适宜的条件下培养一段时间．
③制片：取不同时期的细胞进行固定，并经特殊染色后制片．
④用显微镜观察不同细胞周期中的分裂中期染色体的着色情况．
（5）实验分析：
①在显微镜下观察某个细胞，发现它每个染色体的两条姐妹染色单体都是其中一条染色较深，另一条染色较浅，说明观察的细胞被固定在第几个细胞周期的哪个时期？

 

．
②若要观察某个染色体上的两条姐妹染色单体之间是否发生交换，通常选择第二个细胞周期中期的细胞，如果发生了交换，请描述可能观察到的现象

 

．
③若某个染色体的两条姐妹染色单体之间在相同的位置上发生部分交换，通常对生物的遗传是否有影响？请说明理由：

 

．
④细胞在减数分裂四分体时期，

 

，

 

之间常会发生部分交叉互换，其结果对基因和生殖细胞产生的影响分别是

 

．

Answer 1

考点：减数第一、二次分裂过程中染色体的行为变化,细胞的减数分裂

专题：

分析：分析资料1：染色体的主要成分是DNA和蛋白质，在它幼虫发育的特定时期，会形成有特色的染色体“疏松”（或称为染色体泡）-puff．研究证明一个puff是由一个活化基因产生的，因此Puff出现的位置就是基因活跃的区域．
分析资料2：DNA复制方式为半保留复制，同时结合“在染色单体中，若DNA的一条单链掺有BrdU，则染色后着色深；若DNA的两条单链都掺有BrdU，则使DNA双螺旋程度降低，染色后着色浅．”答题．

解答： 解：（1）³H-尿苷是合成RNA的原料，若将³H-尿苷注射到幼虫体内，puff区很快检测出放射性，这说明Puff出现处是染色体DNA正在合成RNA的位置（或Puff出现的位置就是基因活跃的区域）．
（2）由第（1）题可知Puff出现处是染色体DNA正在合成RNA的位置．染色体上DNA（基因）的双螺旋结构打开后，就以其中一条链为模板转录形成mRNA，再以mRNA为模板翻译形成相应的蛋白质．
（3）Puff出现处是染色体DNA正在合成RNA的位置，当Puff消失时，基因活性消除，表明基因的表达过程停止．
（4）②洋葱根尖分生区细胞分裂能力旺盛，因此观察细胞分裂时，应选取洋葱根尖分生区细胞．
（5）①在染色单体中，若DNA的一条单链掺有BrdU，则染色后着色深；若DNA的两条单链都掺有BrdU，则使DNA双螺旋程度降低，染色后着色浅．在显微镜下观察某个细胞，发现它每个染色体的两条姐妹染色单体都是其中一条染色较深，另一条染色较浅，说明DNA已经复制两次，即观察的细胞被固定在第二个细胞周期的中期（有丝分裂中期，染色体形态稳定、数目清晰是观察染色体形态和数目的最佳时期）．
②根据题干信息“在染色单体中，若DNA的一条单链掺有BrdU，则染色后着色深；若DNA的两条单链都掺有BrdU，则使DNA双螺旋程度降低，染色后着色浅．”，若要观察某个染色体上的两条姐妹染色单体之间是否发生交换，通常选择第二个细胞周期中期的细胞，如果发生了交换，则会出现染色较深的染色单体里有染色较浅的部分，而对应染色较浅的部位里有染色较深的部分．
③由于两条姐妹染色单体是由一条染色体复制而来，发生交换的部分基因完全相同，因此某个染色体的两条姐妹染色单体之间在相同的位置上发生部分交换，通常对生物的遗传没有影响．
④细胞在减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单之间常会发生部分交叉互换，导致基因重组，进而使生殖细胞得种类增加．
故答案为：
（1）Puff出现处是染色体DNA正在合成RNA的位置（或Puff出现的位置就是基因活跃的区域）
（2）mRNA和相应的蛋白质 
（3）基因的表达
（4）②洋葱根尖分生区
（5）①第二个细胞周期的中期
②染色较深的染色单体里有染色较浅的部分，而对应染色较浅的部位里有染色较深的部分
③没有，两条姐妹染色单体是由一条染色体复制而来，发生交换的部分基因相同
④同源染色体的非姐妹染色单体    导致基因重组、生殖细胞种类增加

点评：本题结合材料内容，考查细胞的减数分裂、观察细胞有丝分裂实验、遗传信息的转录和翻译，要求考生识记遗传信息的转录和翻译过程，能根据资料1中信息答题；掌握DNA分子复制的方式，能根据题中资料2中信息答题；识记减数分裂不同时期的特点．