Question

高中生物課本中敘述：在細胞周期中，染色體的兩條姐妹染色單體之間可發生部分交換。某生物興趣小組為了在顯微鏡下觀察這一現象，便進行了研究。同學們在互聯網上收集的資料如下。?

資料一  將細胞置于含有某種BrdU的培養基中培養，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。?

資料二  由于BrdU摻入的情況不同，經特殊染色后，著色的深淺也不同：在染色單體中，若DNA只有一條鏈摻有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。?

資料三  將處于不同細胞周期的中期細胞進行常規制片，經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的著色情況。?

根據資料生物興趣小組進行了如下實驗操作：?

（1）此實驗的實驗原理：一是根據DNA半保留復制原則；二是使用                 的方法。?

（2）實驗步驟：?

①                                                                                               。?

②                                                                                               。?

③                                                                                              。

（3）實驗結果分析：若要觀察姐妹染色單體是否發生交換，應選擇第二個細胞周期的中期細胞進行觀察，請描述可能觀察到的現象。?

Answer 1

  （1）顯微鏡觀察?

（2）①配制含BrdU的細胞培養基  ②將某細胞置于BrdU的培養基上，在適宜條件下培養  ③分別取不同細胞周期的中期細胞制成裝片，并特殊染色，以便于顯微鏡觀察?

（3）在染色體的姐妹染色單體中，一條染色單體染色較深的區域中有染色較淺的部分，而在另一條染色單體的染色較淺的區域中有染色較深的部分?

解析:

  （1）染色體是細胞水平的物質，可用光學顯微鏡觀察染色體的形態。?

（2）本實驗的實驗目的是為了觀察姐妹染色單體之間發生部分交換。根據DNA半保留復制的實驗原理，結合上述資料，本實驗是在染色體上進行相互對照，所以設計實驗步驟時，實驗的準備階段是配制含BrdU的細胞培養基，實驗的進行階段是將細胞在此培養基中培養，并取中期的細胞制片，因為中期的染色體形態最固定、數目最清晰。實驗的最后階段是進行顯微鏡觀察，結果分析。?

（3）因為細胞在復制過程中要用到培養基中的BrdU，使子代DNA中著色深淺發生變化，經過半保留復制，在第二個細胞周期的中期細胞的姐妹染色單體中，由于姐妹染色單體發生了交叉互換，結果在著色較深的染色單體上有較淺的部分，在著色較淺的染色單體上有較深的部分。