Question

【題目】處在有絲分裂分裂期的細(xì)胞染色體高度螺旋化，通常認(rèn)為不發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程。研究人員用兩種活體熒光染料對(duì)細(xì)胞進(jìn)行染色，再用熒光顯微鏡觀察不同波長激發(fā)光下的細(xì)胞，有了新的發(fā)現(xiàn)（結(jié)果如下圖）。

（1）實(shí)驗(yàn)中，用藍(lán)色熒光染料對(duì)DNA進(jìn)行染色后，用帶有綠色熒光標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)細(xì)胞，使新合成的_____________專一性地帶有綠色熒光標(biāo)記。

（2）據(jù)圖分析，A列表示的是處于___________(填“分裂間期”或“分裂期”）的細(xì)胞，RNA分布于細(xì)胞中的______________。

（3）在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，需要將不同波長激發(fā)光下拍攝的熒光定位細(xì)胞圖像做疊加處理(圖中藍(lán)、綠色熒光疊加），圖像完全重疊，這樣處理的目的是____________________。

（4）上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，分裂期細(xì)胞也在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，論證的依據(jù)是____________。

（5）為驗(yàn)證分裂期細(xì)胞也在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，在培養(yǎng)體系中加入RNA聚合酶抑制劑。若上述結(jié)論成立，請(qǐng)?jiān)贒列中畫出分裂期細(xì)胞某一染色體的預(yù)期觀察結(jié)果。

（6）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，分裂期轉(zhuǎn)錄的基因都是維持細(xì)胞正常功能所需要的基因（管家基因），而不是細(xì)胞分化中差異性表達(dá)的基因（奢侈基因）。請(qǐng)寫出研究人員運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)得到上述結(jié)果的實(shí)驗(yàn)思路。

Answer 1

【答案】 RNA 分裂間期 細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì) 對(duì)RNA的合成進(jìn)行定位（確保兩圖像是同時(shí)期的同一細(xì)胞的觀測結(jié)果，證實(shí)RNA合成是否發(fā)生在染色體DNA位置上） C-2或B-2（或B-3、C-3）表示的分裂期細(xì)胞內(nèi)觀察到綠色熒光，表明細(xì)胞中有RNA的合成（轉(zhuǎn)錄） D-1和D-3中繪制的染色體形態(tài)、顏色、位置基本一樣；D-2中不繪制染色體 從分裂期細(xì)胞中提取RNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下獲得cDNA；通過測序、DNA探針雜交或基因芯片對(duì)cDNA進(jìn)行檢測，分析轉(zhuǎn)錄基因種類和轉(zhuǎn)錄量（水平）

【解析】試題分析：本題以熒光標(biāo)記法標(biāo)記DNA與RNA為素材，考查了與細(xì)胞有絲分裂相關(guān)的問題，意在考查學(xué)生的識(shí)圖能力和判斷能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析問題的能力。需要學(xué)生掌握以下知識(shí)點(diǎn)：在細(xì)胞有絲分裂間期完成DNA的復(fù)制與有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，其中蛋白質(zhì)的合成包括轉(zhuǎn)錄與翻譯兩個(gè)階段。藍(lán)色熒光染料對(duì)DNA進(jìn)行染色后，DNA復(fù)制后仍顯綠色；用藍(lán)色熒光染料對(duì)DNA進(jìn)行染色后，用帶有綠色熒光標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)細(xì)胞，由于DNA的轉(zhuǎn)錄要以游離的尿嘧啶核糖核苷酸為原料來合成RNA，因此合成的RNA被染成綠色。

（1）實(shí)驗(yàn)中，用藍(lán)色熒光染料對(duì)DNA進(jìn)行染色后，用帶有綠色熒光標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)細(xì)胞，由于DNA轉(zhuǎn)錄時(shí)需要核糖核苷酸為原料，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專一性地帶有綠色熒光標(biāo)記。

（2）據(jù)圖可知，由于A列具有細(xì)胞核，所以A列表示的是處于分裂間期的細(xì)胞，RNA在細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)中均有分布。

（3）在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，需要將不同波長激發(fā)光下拍攝的熒光定位細(xì)胞圖像做疊加處理(圖中藍(lán)、綠色熒光疊加），圖像完全重疊，這樣處理的目的是確保兩圖像是同時(shí)期的同一細(xì)胞的觀測結(jié)果，證實(shí)RNA合成是否發(fā)生在染色體DNA位置上。

（4）據(jù)圖可知，B列或C列無細(xì)胞核，表示的是分裂期。C-2或B-2（或B-3、C-3）表示的分裂期細(xì)胞內(nèi)觀察到綠色熒光，表明細(xì)胞中有RNA的合成（轉(zhuǎn)錄）。

（5）繪圖時(shí)注意，由于加入了RNA聚合酶抑制劑，DNA無法轉(zhuǎn)錄，因此不會(huì)激發(fā)出綠色熒光，D-2中不繪制染色體；D-1和D-3中繪制的染色體形態(tài)、顏色、位置基本一樣。

（6）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，分裂期轉(zhuǎn)錄的基因都是維持細(xì)胞正常功能所需要的基因（管家基因），而不是細(xì)胞分化中差異性表達(dá)的基因（奢侈基因）。研究人員運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)得到上述結(jié)果的實(shí)驗(yàn)思路：從分裂期細(xì)胞中提取RNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下獲得cDNA；通過測序、DNA探針雜交或基因芯片對(duì)cDNA進(jìn)行檢測，分析轉(zhuǎn)錄基因種類和轉(zhuǎn)錄量（水平）。