實驗設計專題研究系列之(十八)交叉互換及減數(shù)分裂異常的驗證若卵細胞形成過程中減數(shù)第一次分裂正常、減數(shù)第二次分裂異?；驕p數(shù)第一次分裂異常、減數(shù)第二次分裂正常，則產(chǎn)生XX、O兩種異常卵細胞。若正常精子與異常卵細胞結(jié)合或異常精子與正常卵細胞結(jié)合即可產(chǎn)生多種異常受精卵?！镜淅痉丁空埢卮鹣铝信c減數(shù)分裂有關的問題：(1)假設果蠅的一個精原細胞中的一個DNA分子用15N進行標記，正常情況下該細胞分裂形成的精細胞中，含15N的精細胞所占的比例為_。(2)一個基因型為AaXbY的精原細胞，在減數(shù)分裂過程中，由于染色體分配紊亂，產(chǎn)生了一個基因型為AAaXb的精子，則另三個精子的基因型分別為_。(3)從減數(shù)分裂的角度分析染色體組成為XXY的個體產(chǎn)生的可能原因。_ (4)如圖表示一個基因型為AaBb的動物細胞分裂圖像，請分析圖中染色體3和4上基因產(chǎn)生的可能原因，并說明B、b分離的時期。_。思路分析：(1)以一對同源染色體為例分析，只標記一個DNA分子，其復制形成的2個DNA都被標記，而另一個DNA復制形成的2個DNA均未被標記，經(jīng)減數(shù)分裂形成的4個精子中，有2個被標記。(2)該精子基因型為AAaXb，Aa為同源染色體未分離形成的，AA為姐妹染色單體未分離形成的，因此形成的另三個精子為aXb、Y、Y。(3)基因型為XXY的個體產(chǎn)生的原因可能是由染色體組成為XX的異常卵細胞和Y的正常精子受精作用形成的，也可能是染色體組成為XY的異常精子和X的正常卵細胞受精作用形成的。(4)染色體3和4上的b和B形成的原因可能是基因突變或交叉互換；B、b的分離可發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期，也可能是如圖所示的減數(shù)第二次分裂后期。答案：(1)1/2(2)aXb、Y、Y(3)卵細胞形成過程中，減數(shù)第一次分裂或減數(shù)第二次分裂異常形成了染色體組成為XX的異常卵細胞；精子形成過程中，減數(shù)第一次分裂異常形成了染色體組成為XY的異常精子(4)交叉互換或基因突變。減數(shù)第一次分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期。【實戰(zhàn)演練】交叉互換若發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，應為減數(shù)分裂四分體時期，其結(jié)果是產(chǎn)生更多基因型的配子，使后代形成更多的重組類型，關于交叉互換可用下述方法驗證。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(fā)生部分交換。某生物興趣小組為了在顯微鏡下觀察這一觀象，便進行了研究。同學們在互聯(lián)網(wǎng)上收集的資料如下。資料一將細胞置于含有某種BrdU的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，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(jīng)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(guī)制片，經(jīng)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(jù)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(jù)DNA半保留復制原則；二是使用_的方法。(2)實驗步驟：_。_。_。(3)實驗結(jié)果分析：若要觀察姐妹染色單體是否發(fā)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(xiàn)象：_。思路分析：(1)染色體是細胞水平的物質(zhì)，可用光學顯微鏡觀察染色體的形態(tài)。(2)本實驗的實驗目的是為了觀察姐妹染色單體之間發(fā)生部分交換。根據(jù)DNA半保留復制的實驗原理，結(jié)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(yǎng)基，實驗的進行階段是將細胞在此培養(yǎng)基中培養(yǎng)，并取中期的細胞制片，因為中期的染色體形態(tài)最固定、數(shù)目最清晰。實驗的最后階段是進行顯微鏡觀察，結(jié)果分析。(3)因為細胞在復制過程中要用到培養(yǎng)基中的BrdU，使子代DNA中著色深淺發(fā)生變化，經(jīng)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(fā)生了交叉互換，結(jié)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。答案：(1)顯微鏡觀察(2)配制含BrdU的細胞培養(yǎng)基將某細胞置于BrdU的培養(yǎng)基上，在適宜條件下培養(yǎng)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(qū)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(qū)域中有染色較深的部分拓展提升：交叉互換與染色體結(jié)構變異位的區(qū)別與聯(lián)系交叉互換染色體易位范圍同源染色體之間非同源染色體之間結(jié)果等位基因交換，非等位基因重新組合非等位基因交換變異類型基因重組染色體變異相同點都是染色體某一片段位置的改變