Question

【题目】处在有丝分裂分裂期的细胞染色体高度螺旋化，通常认为不发生转录过程。研究人员用两种活体荧光染料对细胞进行染色，再用荧光显微镜观察不同波长激发光下的细胞，有了新的发现（结果如下图）。

（1）实验中，用蓝色荧光染料对DNA进行染色后，用带有绿色荧光标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养细胞，使新合成的_____________专一性地带有绿色荧光标记。

（2）据图分析，A列表示的是处于___________(填“分裂间期”或“分裂期”）的细胞，RNA分布于细胞中的______________。

（3）在分析实验结果时，需要将不同波长激发光下拍摄的荧光定位细胞图像做叠加处理(图中蓝、绿色荧光叠加），图像完全重叠，这样处理的目的是____________________。

（4）上述实验结果表明，分裂期细胞也在进行转录，论证的依据是____________。

（5）为验证分裂期细胞也在进行转录，在培养体系中加入RNA聚合酶抑制剂。若上述结论成立，请在D列中画出分裂期细胞某一染色体的预期观察结果。

（6）进一步研究发现，分裂期转录的基因都是维持细胞正常功能所需要的基因（管家基因），而不是细胞分化中差异性表达的基因（奢侈基因）。请写出研究人员运用分子生物学技术得到上述结果的实验思路。

Answer 1

【答案】 RNA 分裂间期 细胞核和细胞质 对RNA的合成进行定位（确保两图像是同时期的同一细胞的观测结果，证实RNA合成是否发生在染色体DNA位置上） C-2或B-2（或B-3、C-3）表示的分裂期细胞内观察到绿色荧光，表明细胞中有RNA的合成（转录） D-1和D-3中绘制的染色体形态、颜色、位置基本一样；D-2中不绘制染色体 从分裂期细胞中提取RNA，在逆转录酶的作用下获得cDNA；通过测序、DNA探针杂交或基因芯片对cDNA进行检测，分析转录基因种类和转录量（水平）

【解析】试题分析：本题以荧光标记法标记DNA与RNA为素材，考查了与细胞有丝分裂相关的问题，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。需要学生掌握以下知识点：在细胞有丝分裂间期完成DNA的复制与有关蛋白质的合成，其中蛋白质的合成包括转录与翻译两个阶段。蓝色荧光染料对DNA进行染色后，DNA复制后仍显绿色；用蓝色荧光染料对DNA进行染色后，用带有绿色荧光标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养细胞，由于DNA的转录要以游离的尿嘧啶核糖核苷酸为原料来合成RNA，因此合成的RNA被染成绿色。

（1）实验中，用蓝色荧光染料对DNA进行染色后，用带有绿色荧光标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养细胞，由于DNA转录时需要核糖核苷酸为原料，而尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料之一，且不能用于合成DNA，因此使新合成的RNA专一性地带有绿色荧光标记。

（2）据图可知，由于A列具有细胞核，所以A列表示的是处于分裂间期的细胞，RNA在细胞核与细胞质中均有分布。

（3）在分析实验结果时，需要将不同波长激发光下拍摄的荧光定位细胞图像做叠加处理(图中蓝、绿色荧光叠加），图像完全重叠，这样处理的目的是确保两图像是同时期的同一细胞的观测结果，证实RNA合成是否发生在染色体DNA位置上。

（4）据图可知，B列或C列无细胞核，表示的是分裂期。C-2或B-2（或B-3、C-3）表示的分裂期细胞内观察到绿色荧光，表明细胞中有RNA的合成（转录）。

（5）绘图时注意，由于加入了RNA聚合酶抑制剂，DNA无法转录，因此不会激发出绿色荧光，D-2中不绘制染色体；D-1和D-3中绘制的染色体形态、颜色、位置基本一样。

（6）进一步研究发现，分裂期转录的基因都是维持细胞正常功能所需要的基因（管家基因），而不是细胞分化中差异性表达的基因（奢侈基因）。研究人员运用分子生物学技术得到上述结果的实验思路：从分裂期细胞中提取RNA，在逆转录酶的作用下获得cDNA；通过测序、DNA探针杂交或基因芯片对cDNA进行检测，分析转录基因种类和转录量（水平）。