Question

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

（1）實驗中，用藍色熒光染料對DNA進行染色后，用帶有綠色熒光標記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)細胞，使新合成的_____________專一性地帶有綠色熒光標記。

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

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

（4）上述實驗結果表明，分裂期細胞也在進行轉錄，論證的依據是____________。

（5）為驗證分裂期細胞也在進行轉錄，在培養(yǎng)體系中加入RNA聚合酶抑制劑。若上述結論成立，請在D列中畫出分裂期細胞某一染色體的預期觀察結果。

（6）進一步研究發(fā)現，分裂期轉錄的基因都是維持細胞正常功能所需要的基因（管家基因），而不是細胞分化中差異性表達的基因（奢侈基因）。請寫出研究人員運用分子生物學技術得到上述結果的實驗思路。

Answer 1

【答案】 RNA 分裂間期 細胞核和細胞質 對RNA的合成進行定位（確保兩圖像是同時期的同一細胞的觀測結果，證實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）表示的分裂期細胞內觀察到綠色熒光，表明細胞中有RNA的合成（轉錄） 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 從分裂期細胞中提取RNA，在逆轉錄酶的作用下獲得cDNA；通過測序、DNA探針雜交或基因芯片對cDNA進行檢測，分析轉錄基因種類和轉錄量（水平）

【解析】試題分析：本題以熒光標記法標記DNA與RNA為素材，考查了與細胞有絲分裂相關的問題，意在考查學生的識圖能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題的能力。需要學生掌握以下知識點：在細胞有絲分裂間期完成DNA的復制與有關蛋白質的合成，其中蛋白質的合成包括轉錄與翻譯兩個階段。藍色熒光染料對DNA進行染色后，DNA復制后仍顯綠色；用藍色熒光染料對DNA進行染色后，用帶有綠色熒光標記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)細胞，由于DNA的轉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）實驗中，用藍色熒光染料對DNA進行染色后，用帶有綠色熒光標記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)細胞，由于DNA轉錄時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記。

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

（3）在分析實驗結果時，需要將不同波長激發(fā)光下拍攝的熒光定位細胞圖像做疊加處理(圖中藍、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期的同一細胞的觀測結果，證實RNA合成是否發(fā)生在染色體DNA位置上。

（4）據圖可知，B列或C列無細胞核，表示的是分裂期。C-2或B-2（或B-3、C-3）表示的分裂期細胞內觀察到綠色熒光，表明細胞中有RNA的合成（轉錄）。

（5）繪圖時注意，由于加入了RNA聚合酶抑制劑，DNA無法轉錄，因此不會激發(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）進一步研究發(fā)現，分裂期轉錄的基因都是維持細胞正常功能所需要的基因（管家基因），而不是細胞分化中差異性表達的基因（奢侈基因）。研究人員運用分子生物學技術得到上述結果的實驗思路：從分裂期細胞中提取RNA，在逆轉錄酶的作用下獲得cDNA；通過測序、DNA探針雜交或基因芯片對cDNA進行檢測，分析轉錄基因種類和轉錄量（水平）。