浅谈DNA半保留复制与细胞分裂过程的综合应用考查

夏頔

【摘要】笔者在高三复习的实际教学中，发现大多数学生对于DNA半保留复制中简单数学计算多能正确应对，一旦以其他相关知识作为背景或载体综合考查时则无法顺利解答，故笔者展示了同位素标记法结合DNA半保留复制与细胞分裂过程的综合考察的典型二例，浅析笔者实际教学中时取得较好效果的推理方法，以期能有助于教师更有效地指导学生复习，同时提高学生的综合分析及判断能力。

【关键词】同位素标记 DNA复制 细胞分裂

全国高考考试大纲（新课标版）和考试说明中关于“DNA分子的复制”具体要求为：能理解DNA分子的复制与其他相关知识的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析，判断，推理和评价。其中运用DNA半保留复制原理进行计算是该部分的常见题型。在高三复习的实际教学中，笔者发现大多数学生对于半保留复制中简单数学计算多能正确应对，一旦联系细胞分裂过程为背景综合考查时则无法顺利解答，下面笔者就DNA复制与细胞分裂过程中同位素标记法的综合应用谈一下指导高三复习备考中的一些的经验。

在这一知识板块中，由于细胞分裂间期完成染色体的复制，包括DNA的复制和有关蛋白质的合成，之后DNA随着染色体的变化进入到子细胞中。故常以染色体作为标记载体，给予学生的背景较前述题型更复杂多变，考查学生在这两个知识点上综合运用，分析推理的能力，要求较高。即便是高三的学生，能熟练且正确的解决此类综合题型的同学并不多，学生反映解答时较为困难。以下题为例：

例1：蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（ ）

A.每条染色体的两条单体都被标记 B.每条染色体中都只有一条单体被标记

C.只有半数的染色体中一条单体被标记 D.每条染色体的两条单体都不被标记

答案：B

教学实践中发现，学生解题时的困难主要在于无法准确完成染色体与DNA的转换，因题中涉及染色单体标记情况，故学生时常将染色体复制后形成两条姐妹染色单体的结果直接替换为DNA半保留复制的结果，以此题为例，即得出右图错误的图示，导致同样方法分析第二个细胞周期后得出错误答案。

因此，笔者在教学中建议学生以画简图的形式，直观呈现细胞分裂中相应时期染色体的变化及DNA复制结果，转换结果显而易见，取得了较好的教学效果，思路如下：

1.以图示展现题中细胞分裂中染色体行为变化；（熟练后可省略）

2.绘制对应时期中染色体上DNA变化，根据DNA半保留复制原则注明标记情况

（注意以着丝点 连接两条姐妹染色单体，每条单体中均含一个双链DNA分子）；

3.根据题中要求识图完成染色体，染色单体与DNA的标记问题转换。

至此，识图即得出根尖细胞在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期每条染色体中都只有一条单体被标记，且被标记的单体中DNA分子只有一条链含有同位素标记。

例2：用32P标记的动物体细胞（2N=20）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其连续进行有丝分裂，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则这至少是第几次分裂的分裂期（ ）

A.第一次 B.第二次 C.第三次 D.第四次

答案：C

解析：依题意，该体细胞含20条染色体即10对同源染色体，若出现染色体条数为40条，则知该细胞处于细胞分裂的后期。若用曲线表示含32P的母链，用直线表示在不含32P的培养基中所合成的新DNA链，则以其中一对同源染色体为例做图如下：

由上述分析亦可以看出，当细胞连续分裂至第三次以后，细胞中含有同位素标记的染色体数目具有随机性，无法具体分析，故目前多以连续两次有丝分裂或者减数分裂为题干背景。在基础知识熟练的前提下采用画简笔图的形式解决此类问题并不会浪费时间，反而提高了解题正答率。上述简图法亦可以用于考查DNA复制时发生基因突变与细胞分裂联系情景中的综合推理。

从以上论述可以看出，教师在实际教学及复习备考中，对于学生学习的难点，应多结合生物学科的特点以及学生熟悉的图例，将复杂问题层层剥开，变为多个熟悉情境及问题的整合，便于学生掌握，只有教师在教学中多思考，多整合，探索如何更有效地指导学生复习，才能助力于学生提高复杂情境中综合分析，推理及判断的能力。