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热考专题提分练　
热考微专题(三)　细胞周期的调控和同步化
(20分钟　22分)
一、选择题:本题共3小题,每小题2分,共6分。每小题仅有一个选项符合要求。
1.真核生物细胞周期可分为四个时期:DNA复制准备期(G1期)、DNA复制期(S期)、细胞分裂准备期(G2期)和分裂期(M期)。在3个培养皿中分别培养处于细胞周期不同阶段的甲、乙、丙三组某种动物的体细胞,每个培养皿中均含有DNA复制所需原料a,短时间培养后(培养时间远小于细胞周期的任意时期)测定每组细胞中a的含量和DNA总量,得到如图所示结果。下列相关叙述正确的是 (　　)
注:“”表示测定的细胞DNA总量,以乙组细胞的DNA含量平均值为1个计量单位;细胞松弛素b对动物细胞的作用类似于秋水仙素对植物细胞的作用。
A.细胞甲正处在G2期
B.细胞丙可能处于分裂期的前期,正在发生联会
C.M期可以观察到赤道板
D.用细胞松弛素b处理乙组细胞,培养较长时间后部分细胞会停留在丙组所示时期
【解析】选D。甲组细胞的DNA总量介于1~2,且其细胞中DNA复制所需的原料a的含量远高于乙组和丙组,推测甲组细胞应处于正在进行DNA复制的S期,还没完成复制,A错误;丙组细胞的DNA总量在2左右,其DNA总量是乙组的两倍,推测丙组的DNA已经完成复制,处于G2期或M期,部分细胞丙可能处于前期,由题意可知,该细胞具有细胞周期,减数分裂的细胞不具有细胞周期,所以不可能发生联会,B错误;赤道板是虚拟的,不能观察到,C错误;细胞松弛素b对动物细胞的作用类似于秋水仙素对植物细胞的作用,因此,最后会使细胞质无法正常分离,用细胞松弛素b处理乙组细胞(G1期或末期结束之后的状态),培养较长时间后部分细胞会停留在丙组(DNA复制之后的G2期或M期)所示时期,D正确。
2.一个细胞周期可分为分裂间期(G1、S、G2)和分裂期(M)。如下图所示,一个细胞周期存在多个检验点,只有经过各检验点检验合格后,细胞才能顺利进入下一个时期。研究发现,细胞中存在一种有丝分裂促进因子(MPF),可使A时期细胞顺利通过检验点4进入B时期(已知DNA复制是在D时期完成的)。下列说法错误的是 (　　)
A.C、D、A、B的顺序可表示一个细胞周期
B.若用某种药物抑制DNA复制,则细胞不能通过的检验点是检验点4
C.若向A时期细胞显微注射适量的MPF,可使G2期细胞进入M期的时间提前
D.若用某种药物抑制细胞纺锤体的形成,则细胞不能通过检验点5
【解析】选B。题图中DNA的复制是在D时期完成的,则D时期为S期,那么A时期为G2期,B时期为M期,C时期为G1期,所以C、D、A、B的顺序可表示一个细胞周期,A正确;由于DNA复制是在D时期完成的,所以若用某种药物抑制DNA复制,则细胞不能通过的检验点是检验点2,B错误;MPF是有丝分裂促进因子,若向A时期细胞显微注射适量的MPF,可使G2期细胞进入M期的时间提前,C正确;纺锤体在有丝分裂前期形成,若用某种药物抑制细胞纺锤体的形成,则细胞不能通过检验点5,D正确。
【加固训练】
图1是细胞周期中四个阶段(G1、S、G2为分裂前的间期,S期完成DNA复制,M表示分裂期)和五个检验点,其中检验点受调控因子控制。细胞DNA链断裂或出现新的DNA单链通常是DNA出现损伤的起始信号,会被检验点感知蛋白p53探测到后启动修复。图2是某个检验点的DNA损伤后的检验和修复机制,修复后的DNA才可进入细胞周期的下一阶段进行复制。下列说法错误的是 (　　)
A.图1中所示细胞周期的起点是M期结束时
B.图2的检验机制最可能发生在图1的检验点1
C.图2中p21可能是调控因子,其表达发生在M期
D.图2中DNA修复酶能催化磷酸二酯键的形成
【解析】选C。细胞周期是指从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,图1中所示细胞周期的起点是M期结束时,A正确;图2是某个检验点的DNA损伤后的检验和修复机制,修复后的DNA才可进入细胞周期的下一阶段进行复制,而DNA分子复制的时期是S期,据此推测图2的检验机制最可能发生在图1的检验点1,B正确;结合图2可知,p21是CDK抑制蛋白基因,其表达后会导致CDK失活从而阻止DNA复制,说明图2中p21可能是调控因子,其表达应发生在S期之前(G1期),C错误;DNA的基本单位是脱氧核苷酸,通过磷酸二酯键形成DNA分子,图2中DNA修复酶能催化磷酸二酯键的形成,D正确。
3.(2023·重庆卷)药物甲常用于肿瘤治疗,但对正常细胞有一定的毒副作用。某小组利用试剂K(可将细胞阻滞在细胞周期某时期)研究了药物甲的毒性与细胞周期的关系,实验流程和结果如图所示。下列推测正确的是 (　　)
注:G1期为DNA合成前期;S期为DNA合成期;G2期为分裂准备期;M期为分裂期。
A.试剂K可以将细胞阻滞在G1期
B.试剂K对细胞周期的阻滞作用不可逆
C.药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组的凋亡率应最低
D.在机体内,药物甲对浆细胞的毒性强于造血干细胞
【解析】选C。与Ⅰ组相比,Ⅱ组添加了试剂K,分析题图中的表格可知,Ⅱ组处于S期的细胞数量多于Ⅰ组,G2+M期的细胞数量少于Ⅰ组,说明试剂K可以将细胞阻滞在S期,A错误;Ⅲ组先用添加试剂K的培养液培养16 h,再去除试剂K培养8 h,与Ⅱ组相比,其处于S期的细胞数量减少,处于G2+M期的细胞数量增多,说明试剂K对细胞周期的阻滞作用可逆,B错误;分析题图可知,Ⅲ组处于G2+M期的细胞最多,药物甲处理后其凋亡率最高,说明药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组处于G2+M期的细胞最少,所以Ⅱ组的凋亡率应最低,C正确;药物甲主要作用于G2+M期,浆细胞为高度分化的细胞,不再进行细胞分裂,造血干细胞分裂能力强,所以药物甲对造血干细胞的毒性强于浆细胞,D错误。
【加固训练】
一个处于培养状态下的动物细胞株,处于细胞周期各时期的均有若干,其数量与时长成正比,已知细胞周期各阶段的时长如表(单位:h):
G1 S G2 前期 中期 后期 末期
5 7 4 1 0.5 1 0.5
现对该细胞株依次进行了下列操作:①加入DNA合成抑制剂;②维持12 h;③去除DNA合成抑制剂;④维持12 h;⑤加入DNA合成抑制剂;⑥维持7 h。下列叙述错误的是 (　　)
A.操作①只能使部分细胞停止分裂活动
B.操作④后不存在有染色单体的细胞
C.理论上操作②后处于S期(非G1/S临界处)的细胞占7/26
D.若操作⑥之后去除DNA合成抑制剂,各细胞的分裂进程将“同步”
【解析】选B。由题意可知,该细胞株的各个细胞,处于细胞周期的不同阶段,且数量与各阶段时长成正比,则操作①加入DNA合成抑制剂后,仅S期的细胞停止活动,其余时期的细胞继续分裂活动,A正确;操作④之后,有部分细胞处于中期、后期、末期以及G1期,其中中期的细胞仍旧具有染色单体,B错误;设G1、S、G2期细胞数分别为5、7、4,M期的细胞数为3,则操作①②后,G2和M期的细胞完成分裂活动,细胞数加倍,可记作总数为2×(4+3)=14,原G1期细胞数为5,仍旧停留在S期的细胞为7,即7/(5+7+14)=7/26,C正确;操作⑥之后所有细胞停留在G1/S临界处,若去除抑制剂,该细胞株分裂进程将“同步”,D正确。
二、选择题:本题共1小题,每小题3分,共3分。每小题有一个或多个选项符合要求,全部选对得3分,选对但不全得1分,有选错的得0分。
4.某种连续分裂的动物细胞,细胞周期如图所示,包括G1期(8 h)、S期(8 h)、G2期(6 h)和M期(2 h)。现有该种细胞若干,为使所有细胞处于细胞周期同一时相,需按如下步骤操作:①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间;②去除TdR,培养细胞10 h;③再次添加过量TdR,培养细胞足够时间。下列叙述正确的是(　　)
A.操作①后,原处于S期的细胞停滞于S/G2期交界处
B.操作①后,原处于M期的细胞停滞于G1/S期交界处
C.操作②后,培养液中没有处于S期的细胞
D.操作③后,所有细胞都停滞于G1/S期交界处
【解析】选B、C、D。操作①:在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间后,原处于S期的细胞被抑制,原处于M期的细胞沿着细胞周期运行,最后停滞于G1/S期交界处,A错误,B正确。操作②:去除TdR,培养细胞10 h,使所有被积累在G1/S期和停滞于S期(8 h)的细胞都通过S期。操作③:再次添加过量TdR,培养细胞足够时间,细胞群体通过G2、M和G1期,最终被停滞于G1/S期交界处,C、D正确。
三、非选择题:本题共1小题,共13分。
5.(13分)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期),根据DNA合成情况,分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题:
(1)(2分)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是　染色体数不变,核DNA数加倍　。
【解析】(1)分裂间期分为G1期、S期和G2期,G1期为DNA合成前期(完成相关RNA和蛋白质合成),S期为DNA合成期(完成DNA复制),G2期为DNA合成后期,所以G2期与G1期相比,染色体数不变,核DNA数加倍。
(2)(5分)细胞有丝分裂的重要意义在于通过　染色体正确复制和平均分配　,保持亲子代细胞之间遗传的稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否　①②　(填序号:①损伤和修复、②完成复制)。检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定细胞质是否分裂的检验点是　检验点5　。
【解析】(2)检验点1、2和3分别分布在G1期结束处、S期结束处和G2期结束处,其作用在于检验DNA分子是否损伤、修复和完成复制。分离的染色体正确到达细胞两极发生在分裂期(M期)的后期,所以决定细胞质是否分裂的检验点是检验点5。
(3)(6分)细胞癌变与细胞周期调控异常有关,癌细胞的主要特征是　细胞无限增殖　。有些癌症采用放射性治疗效果较好,放疗前用药物使癌细胞同步化,治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种:DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成,主要激活检验点　2　,将癌细胞阻滞在S期;后者可用秋水仙素抑制　纺锤体　的形成,主要激活检验点　4　,使癌细胞停滞于中期。
【解析】(3)与正常细胞相比,癌细胞具有无限增殖、细胞形态结构发生显著变化和细胞表面发生变化等特征,其中与细胞周期调控异常有关的主要特征为细胞无限增殖。DNA合成发生在S期,药物特异性抑制DNA合成,主要激活检验点2,可将癌细胞阻滞在S期;秋水仙素作用于正在分裂的细胞,能够抑制纺锤体的形成,纺锤体的形成发生在分裂期的前期,因此应主要激活检验点4,可使癌细胞停滞于中期。
【加固训练】
1.某种植物根尖分生区细胞(简称g细胞)的细胞周期中,G1、S、G2、M经历时间依次为8 h、6 h、5 h、1 h。HU(羟基脲)是一种可逆的DNA合成抑制剂,对S期以外的细胞无影响,但可以阻止细胞进入S期而停留在G1/S交界(看作G1期细胞)。某科学小组为实现细胞周期同步化,设计了如下的实验步骤,每组设置多个重复样品。
步骤一:
A组:培养液+g细胞+HU
B组:培养液+g细胞
步骤二:培养14 h后,检测A、B两组各时期细胞数所占百分比。
步骤三:将A组中的HU全部洗脱,A、B均更换新鲜培养液培养10 h。
步骤四:向A组中加入HU,继续培养14 h后,检测A、B两组各时期细胞数所占百分比。
(1)本实验中设置B组的作用是　排除培养液对细胞周期的干扰　,实验中每组设置多个重复样品的作用是　避免偶然性,提高实验的准确性　。
【解析】(1)B组没有加入HU,作用是排除培养液对细胞周期的干扰。实验中每组设置多个重复样品遵循了平行重复的实验原则,目的是避免偶然性,提高实验的准确性。
(2)在显微镜下观察前,使用解离液处理根尖细胞的作用是　将细胞相互分离开　,在动物细胞培养时,与本实验中解离液起相似作用的物质是　胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　。在显微镜下观察时,根尖分生区细胞的形态特点是　细胞呈正方形,排列紧密　。
【解析】(2)解离液由盐酸和酒精配制,使用解离液的目的是将细胞相互分离开。动物细胞培养中可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,使组织细胞相互分散。根尖分生区细胞的形态特点是细胞呈正方形,排列紧密。
(3)本实验中洗脱HU后培养10 h的目的是　让第一次处理后停留在G1/S交界以及S期的细胞均不再处于S期　。将本实验的预期实验结果填入下表中。
项目 A组 B组
G1期 S期 G2期 M期 G1期 S期 G2期 M期
第一次检测 70% 30% 0% 0% 40% 30% 25% 5%
第二次检测 100% 0% 0% 0%
【解析】(3)洗脱HU后培养10 h的目的是让第一次处理后停留在G1/S交界以及S期的细胞均不再处于S期,以达到细胞周期同步化的目的。A组培养液中加入了HU,HU能抑制DNA的合成,阻滞细胞进入S期而停留在G1/S交界,该交界细胞看作G1期,此时细胞都处于S期和G1期,S期时长为6 h,细胞周期共20 h,S期细胞占细胞周期的比例为30%,其余细胞均处于G1期,占70%。B组细胞正常分裂,S期细胞占30%,G1期细胞占40%。
2.(2026·桂林模拟)真核细胞中,细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,检验点通过细胞的反馈信号来启动或推迟进入下一个时期。三种常见检验点的功能如下表,请分析回答下列有关问题:
检验点 功能
A 评估细胞大小
B 评估DNA是否准确复制
C 评估纺锤体是否正确组装
(1)检验点A决定细胞是否进行分裂,若通过了检验点A,细胞开始进行分裂,据表推测,此时检验点A接受的反馈信号是细胞体积　增大到一定程度或达到一定大小　。在一个细胞周期中检验点B与检验点A发生的先后顺序为　B、A　。检验点C还可评估纺锤丝是否与着丝粒正确连接,则此检验点对有丝分裂的重要作用是　确保复制后的染色体均分到细胞两极　。
【解析】(1)检验点A是评估细胞大小,通过了检验点A,细胞开始进行分裂,细胞在分裂前细胞体积有适度的增大,因此检验点A接受的反馈信号是细胞体积增大到一定程度或达到一定大小。DNA复制在S期,过了G2期,细胞开始进入分裂期,因此检验点B在检验点A之前。纺锤丝与着丝粒正确连接的意义是保证了经过复制的染色体精确地平均分配到两个子细胞中,维持了细胞的亲代和子代之间遗传的稳定性。
(2)通过检验点B后,细胞中染色体与核DNA的数量比变为　1∶2　。从检验点B到检验点C,细胞内染色质丝发生的变化为　染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体　。
【解析】(2)DNA复制后,一条染色体上含有两个DNA分子,此时细胞中染色体与核DNA的数量比变为1∶2。由间期到分裂前期的这段时期,染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体。
(3)为研究L蛋白和U蛋白在细胞有丝分裂过程中的作用,分别观察正常细胞、L蛋白含量降低的细胞(L-细胞)、U蛋白含量降低的细胞(U-细胞)的图像,发现L-细胞分裂时出现多极纺锤体、纺锤体变小且不再位于细胞中央(见图1),U-细胞分裂期个别染色体没有排列到赤道板上,而是游离在外(图2白色箭头所指)。据此推测,正常情况下L蛋白促进　①　(填下列序号),U蛋白促进　②　(填下列序号)。
①细胞完成纺锤体的正确组装　②使纺锤丝附着于染色体的着丝粒上　③牵拉染色体移向细胞两极
【解析】(3)由图1可知,L-细胞中L蛋白含量降低,纺锤体没有完成正确组装,因此正常情况下,L蛋白促进细胞完成纺锤体的正确组装;U-细胞中U蛋白含量降低,个别染色体没有排列到赤道板上,而是游离在外,据此推测,正常情况下U蛋白促进纺锤丝附着于着丝粒上。
(4)端粒学说认为,细胞每分裂一次端粒DNA序列会缩短一截,在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧的　正常基因的DNA序列(或“基因”或“DNA”)　受到损伤会导致细胞衰老。研究发现,端粒酶能以自身的RNA为模板合成端粒DNA,使端粒延长从而延缓细胞衰老,据此分析引起细胞衰老的原因可能是　端粒酶活性降低(或端粒酶活性受到抑制)　。
【解析】(4)端粒位于染色体的两端,染色体是由DNA和蛋白质构成的,在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列会受到损伤,导致细胞衰老。研究发现,端粒酶能以自身的RNA为模板合成端粒DNA使端粒延长,从而延缓细胞衰老,据此可说明引起细胞衰老的原因可能是端粒酶活性降低。
3.(2026·四平模拟)细胞周期的有序调控如同自动洗衣机的设定程序。在细胞周期中有一系列检验点对细胞增殖进行严密监控,确保细胞增殖严格有序地进行。在细胞质中细胞周期蛋白浓度呈周期性变化,周期蛋白浓度越高,激酶活性越高,细胞周期蛋白及激酶结合形成复合物后,激酶被激活帮助细胞通过这些检验点。如周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期,周期蛋白2与激酶2结合形成复合物SPF后,激酶2促进细胞由G1期进入S期。如图显示了上述调控过程中MPF和周期蛋白的活性浓度变化规律。
注:M表示分裂期,G1表示DNA合成前期,S表示DNA合成期,G2表示DNA合成后期。
(1)周期蛋白1的增加除了能够促进细胞内发生“染色质螺旋化”的变化外,还能促进细胞内发生的变化有　核膜消失、纺锤体形成、核仁解体(回答出两点即可)　。(回答出两点即可)
【解析】(1)由题干信息“周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞G2期进入M期”可知,周期蛋白1的增加可促进细胞由分裂间期进入分裂前期,而分裂前期细胞中发生的主要变化是染色质螺旋化、核膜消失、纺锤体形成、核仁解体。
(2)图中的周期蛋白为　周期蛋白1　(填“周期蛋白1”或“周期蛋白2”),若使更多细胞阻滞在G2/M检验点,根据题干信息,可采取的措施是　降低细胞内周期蛋白1的表达(或抑制激酶1的活性)　。
【解析】(2)由题图可知,周期蛋白活性的浓度增加时,细胞由G2期进入M期,结合题干信息“周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期”,可推知题图中的周期蛋白为周期蛋白1。根据上述信息,若要使更多细胞阻滞在G2/M检验点,可抑制周期蛋白1的表达或抑制激酶1的活性,阻止细胞由G2期进入M期。
(3)若将G2和M期细胞融合,则G2细胞进入M期的时间将　提前　(填“提前”或“延后”或“不变”),其原因是　M期细胞内存在周期蛋白1与激酶1结合的复合物MPF,并进入融合细胞,促进融合细胞由G2期进入M期　。
【解析】(3)由于M期细胞内存在周期蛋白1与激酶1结合的复合物MPF,所以若将G2和M期细胞融合,复合物MPF进入融合细胞,促进融合细胞由G2期进入M期,所以若将G2和M期细胞融合,则G2细胞进入M期的时间将提前。热考微专题
　(三)　细胞周期的调控和同步化
【精研强思维】
【典例】(细胞周期同步化)有丝分裂的细胞周期分为分裂间期和分裂期(M期),分裂间期又分为G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)和G2期(DNA合成后期)。细胞周期的正常进行有一套自身的保障机制,即细胞存在着一系列检验点(如图所示检测DNA或染色体活动的A、B、C、D、E),只有检测到相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段。回答下列问题: (1)分裂间期为分裂期提供物质准备,主要完成DNA分子复制和____________的合成,同时细胞体积____________。 【解析】(1)分裂间期主要完成DNA分子复制和有关蛋白质的合成,同时细胞体积会适度增大。 (2)检验点B为DNA损伤检验点,可感受DNA损伤的信息,并启动细胞在相关酶的作用下以____________________________ 为原料对损伤的DNA加以修复,或者激发____________________ 引起细胞凋亡。 【解析】(2)检验点B为DNA损伤检验点,可感受DNA损伤的信息,并启动细胞在相关酶的作用下以4种脱氧核苷酸为原料对损伤的DNA加以修复,或者激发凋亡基因表达引起细胞凋亡。 (3)检验点D为染色体复制是否完成检验点。若检测到细胞能进入M期,但此时染色体数目没有变化,原因是____________________________________________________。 【解析】(3)若检测到细胞能进入M期,但此时染色体数目没有变化,原因是姐妹染色单体未分离,由一个着丝粒连接。 答案:(1)有关蛋白质　适度增大 (2)4种脱氧核苷酸　凋亡基因表达 (3)姐妹染色单体未分离,由一个着丝粒连接 解题过程 第(1)问1、2空,解答:有关蛋白质　适度增大 第(2)问1空,获取关键信息:以什么为原料对损伤的DNA加以修复。 解答:4种脱氧核苷酸 第(2)问2空,解答:凋亡基因表达 第(3)问,获取关键信息:细胞能进入M期(说明已经复制完成),但此时染色体数目没有变化。 解答:姐妹染色单体未分离,由一个着丝粒连接
思维拓展
1.细胞周期调控
细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,细胞周期检验点负责检查本时期内所执行的“任务”情况,只有完成所有“任务”之后,细胞才能被放行进入下一个时期,否则细胞周期将暂停于某个检验点上,以留出时间排除故障或进行修复。
检验点 功能
1(G1/S期检验点) 检验DNA是否损伤、能否启动DNA的复制,作用是防止DNA损伤或突变的细胞进入S期
2(S期内检验点) 检验DNA在S期复制是否受到损伤
3(G2/M期检验点) 检验DNA是否损伤、能否开始分裂、细胞是否长到合适大小、环境是否利于细胞分裂,作用是使细胞有充足的时间将损伤的DNA修复
4(中期检验点) 检验纺锤体是否正确组装,纺锤丝是否正确连接染色体的着丝粒
5(后期检验点) 检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极
2.动物细胞周期同步化的三种方法
(1)DNA合成阻断法:在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂,会阻断间期的DNA复制过程,使处于间期的细胞停滞在间期;处于分裂期的细胞不受影响而继续细胞周期的进行,最终细胞会停滞在细胞周期的间期,从而实现细胞周期同步化。操作过程如下:
假设一个细胞周期时长=G1+S+G2+M=10+7+3.5+1.5=22(h)。
①向细胞的培养液中加入过量的DNA合成可逆抑制剂,处于S期的细胞立刻被抑制。
②继续培养G2+M+G1=3.5+1.5+10=15(h),则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在G1/S期交界处。
③除去抑制剂,更换新鲜培养液,细胞将继续沿细胞周期运行,运行时间既要保证处于G1/S期交界处的细胞经过S期(7 h)进入G2期,又要保证处于S期的细胞不能再次进入S期,即运行时间应控制在7~15 h。
④再加入DNA合成可逆抑制剂,则可实现全部细胞都被阻断在G1/S期交界处,实现细胞周期同步化。
整个过程如图所示。
(2)秋水仙素阻断法:在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素,秋水仙素能够抑制纺锤体形成,使细胞周期被阻断在前期,从而实现细胞周期同步化。
(3)血清饥饿法:培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期,以实现细胞周期同步化。
【精练提素养】
1.(细胞周期的调控)(2025·泰安模拟)如图表示细胞周期中的部分检验点,其中E2F是一种转录因子,Rb是一种能控制细胞分裂开关作用的蛋白质。当Rb和E2F结合时,E2F不能发挥作用,相关说法正确的是(　　)
A.S期细胞中染色体数目和核DNA含量与G1期相同
B.若检测低温处理的细胞是否发挥作用,可检测检验点2
C.检验点5可检测染色体的着丝粒与纺锤丝是否正确连接
D.若Rb基因发生突变,可引发细胞增殖失控
【解析】选D。S期进行DNA复制和有关蛋白质的合成,所以S期细胞中染色体数目与G1期相同,S期细胞中核DNA含量与G1期不同,A错误;低温主要通过抑制纺锤体的形成,来影响细胞周期,若要检测低温处理的细胞是否发挥作用,即探究对纺锤体的影响,应检测分裂期的后期,即检测检验点4左右,B错误;检测染色体的着丝粒与纺锤丝是否正确连接,应检测分裂期的后期,即检验点4,C错误;依据题干信息,Rb是一种能控制细胞分裂开关作用的蛋白质,故当Rb基因发生突变,可引发细胞增殖失控,D正确。
2. 【不定项】(细胞周期的同步化)一般培养条件下,群体中的细胞处于不同的细胞周期时相中。为了研究某一时刻细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡,常需采取一些方法使细胞处于细胞周期的同一时刻,这就是细胞周期同步化技术。如图是动物细胞周期同步化的方法之一,下列叙述正确的是(　　)
A.上述实验过程中所使用的阻断剂可能是一种可逆的DNA复制抑制剂
B.解除阻断时应更换正常的新鲜培养液,培养时间应控制在大于S期且小于(G2+M+G1)期的范围内
C.阻断Ⅱ的时长应该少于(G2+M+G1)
D.本实验不可根据染色体形态和数目比较各时相细胞的百分比来检测是否实现细胞周期同步化
【解析】选A、B、D。阻断剂能阻断DNA的复制,使细胞停留在S期,解除抑制后,细胞进入G2期和M期,说明所使用的阻断剂是一种可逆的DNA复制抑制剂,A正确;解除阻断时应更换正常的新鲜培养液,培养的时间应控制在大于S期且小于(G2+M+G1)期范围内,使S期的细胞都离开S期并且没有再进入S期,B正确;由于解除阻断后,培养的时间保证所有细胞停留在(G2+M+G1)期,S期没有细胞,阻断Ⅱ的时长应该等于(G2+M+G1)期或稍长,使细胞停留在G1与S期交界处,C错误;因为理论上所有细胞都停留在S期的开始点,其他时期几乎没有细胞存在,所以不能根据染色体形态和数目比较各时相细胞的百分比来检测是否实现细胞周期同步化,D正确。(共18张PPT)
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　(三)　细胞周期的调控和同步化
【精研强思维】
【典例】(细胞周期同步化)有丝分裂的细胞周期分为分裂间期和分裂期(M期),分裂间期又分为G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)和G2期(DNA合成后期)。细胞周期的正常进行有一套自身的保障机制,即细胞存在着一系列检验点(如图所示检测DNA或染色体活动的A、B、C、D、E),只有检测到相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段。回答下列问题:
(1)分裂间期为分裂期提供物质准备,主要完成DNA分子复制和___________
的合成,同时细胞体积__________。
【解析】(1)分裂间期主要完成DNA分子复制和有关蛋白质的合成,同时细胞体积会适度增大。
有关蛋白质
适度增大
(2)检验点B为DNA损伤检验点,可感受DNA损伤的信息,并启动细胞在相关酶的作用下以_______________ 为原料对损伤的DNA加以修复,或者激发______________ 引起细胞凋亡。
【解析】(2)检验点B为DNA损伤检验点,可感受DNA损伤的信息,并启动细胞在相关酶的作用下以4种脱氧核苷酸为原料对损伤的DNA加以修复,或者激发凋亡基因表达引起细胞凋亡。
4种脱氧核苷酸
凋亡基因表达
(3)检验点D为染色体复制是否完成检验点。若检测到细胞能进入M期,但此时染色体数目没有变化,原因是____________________________________。
【解析】(3)若检测到细胞能进入M期,但此时染色体数目没有变化,原因是姐妹染色单体未分离,由一个着丝粒连接。
姐妹染色单体未分离,由一个着丝粒连接
解题过程
第(1)问1、2空,解答:有关蛋白质　适度增大
第(2)问1空,获取关键信息:以什么为原料对损伤的DNA加以修复。
解答:4种脱氧核苷酸
第(2)问2空,解答:凋亡基因表达
第(3)问,获取关键信息:细胞能进入M期(说明已经复制完成),但此时染色体数目没有变化。
解答:姐妹染色单体未分离,由一个着丝粒连接
思维拓展
1.细胞周期调控
细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,细胞周期检验点负责检查本时期内所执行的“任务”情况,只有完成所有“任务”之后,细胞才能被放行进入下一个时期,否则细胞周期将暂停于某个检验点上,以留出时间排除故障或进行修复。
检验点 功能
1(G1/S期检验点) 检验DNA是否损伤、能否启动DNA的复制,作用是防止DNA损伤或突变的细胞进入S期
2(S期内检验点) 检验DNA在S期复制是否受到损伤
3(G2/M期检验点) 检验DNA是否损伤、能否开始分裂、细胞是否长到合适大小、环境是否利于细胞分裂,作用是使细胞有充足的时间将损伤的DNA修复
4(中期检验点) 检验纺锤体是否正确组装,纺锤丝是否正确连接染色体的着丝粒
5(后期检验点) 检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极
2.动物细胞周期同步化的三种方法
(1)DNA合成阻断法:在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂,会阻断间期的DNA复制过程,使处于间期的细胞停滞在间期;处于分裂期的细胞不受影响而继续细胞周期的进行,最终细胞会停滞在细胞周期的间期,从而实现细胞周期同步化。操作过程如下:
假设一个细胞周期时长=G1+S+G2+M=10+7+3.5+1.5=22(h)。
①向细胞的培养液中加入过量的DNA合成可逆抑制剂,处于S期的细胞立刻被抑制。
②继续培养G2+M+G1=3.5+1.5+10=15(h),则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在G1/S期交界处。
③除去抑制剂,更换新鲜培养液,细胞将继续沿细胞周期运行,运行时间既要保证处于G1/S期交界处的细胞经过S期(7 h)进入G2期,又要保证处于S期的细胞不能再次进入S期,即运行时间应控制在7~15 h。
④再加入DNA合成可逆抑制剂,则可实现全部细胞都被阻断在G1/S期交界处,实现细胞周期同步化。
整个过程如图所示。
(2)秋水仙素阻断法:在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素,秋水仙素能够抑制纺锤体形成,使细胞周期被阻断在前期,从而实现细胞周期同步化。
(3)血清饥饿法:培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期,以实现细胞周期同步化。
【精练提素养】
1.(细胞周期的调控)(2025·泰安模拟)如图表示细胞周期中的部分检验点,其中E2F是一种转录因子,Rb是一种能控制细胞分裂开关作用的蛋白质。当Rb和E2F结合时,E2F不能发挥作用,相关说法正确的是(　　)
A.S期细胞中染色体数目和核DNA含量与G1期相同
B.若检测低温处理的细胞是否发挥作用,可检测检验点2
C.检验点5可检测染色体的着丝粒与纺锤丝是否正确连接
D.若Rb基因发生突变,可引发细胞增殖失控
√
【解析】选D。S期进行DNA复制和有关蛋白质的合成,所以S期细胞中染色体数目与G1期相同,S期细胞中核DNA含量与G1期不同,A错误;低温主要通过抑制纺锤体的形成,来影响细胞周期,若要检测低温处理的细胞是否发挥作用,即探究对纺锤体的影响,应检测分裂期的后期,即检测检验点4左右,B错误;检测染色体的着丝粒与纺锤丝是否正确连接,应检测分裂期的后期,即检验点4,C错误;依据题干信息,Rb是一种能控制细胞分裂开关作用的蛋白质,故当Rb基因发生突变,可引发细胞增殖失控,D正确。
2. 【不定项】(细胞周期的同步化)一般培养条件下,群体中的细胞处于不同的细胞周期时相中。为了研究某一时刻细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡,常需采取一些方法使细胞处于细胞周期的同一时刻,这就是细胞周期同步化技术。如图是动物细胞周期同步化的方法之一,下列叙述正确的是(　　)
A.上述实验过程中所使用的阻断剂可能是一种可逆的DNA复制抑制剂
B.解除阻断时应更换正常的新鲜培养液,培养时间应控制在大于S期且小于(G2+M+G1)期的范围内
C.阻断Ⅱ的时长应该少于(G2+M+G1)
D.本实验不可根据染色体形态和数目比较各时相细胞的百分比来检测是否实现细胞周期同步化
√
√
√
【解析】选A、B、D。阻断剂能阻断DNA的复制,使细胞停留在S期,解除抑制后,细胞进入G2期和M期,说明所使用的阻断剂是一种可逆的DNA复制抑制剂,A正确;解除阻断时应更换正常的新鲜培养液,培养的时间应控制在大于S期且小于(G2+M+G1)期范围内,使S期的细胞都离开S期并且没有再进入S期,B正确;由于解除阻断后,培养的时间保证所有细胞停留在(G2+M+G1)期,S期没有细胞,阻断Ⅱ的时长应该等于(G2+M+G1)期或稍长,使细胞停留在G1与S期交界处,C错误;因为理论上所有细胞都停留在S期的开始点,其他时期几乎没有细胞存在,所以不能根据染色体形态和数目比较各时相细胞的百分比来检测是否实现细胞周期同步化,D正确。(共37张PPT)
热考专题提分练　
热考微专题(三)　细胞周期的调控和同步化
(20分钟　22分)
一、选择题:本题共3小题,每小题2分,共6分。每小题仅有一个选项符合要求。
1.真核生物细胞周期可分为四个时期:DNA复制准备期(G1期)、DNA复制期(S期)、细胞分裂准备期(G2期)和分裂期(M期)。在3个培养皿中分别培养处于细胞周期不同阶段的甲、乙、丙三组某种动物的体细胞,每个培养皿中均含有DNA复制所需原料a,短时间培养后(培养时间远小于细胞周期的任意时期)测定每组细胞中a的含量和DNA总量,得到如图所示结果。下列相关叙述正确的是 (　　)
注:“ ”表示测定的细胞DNA总量,以乙组细胞的DNA含量平均值为1个计
量单位;细胞松弛素b对动物细胞的作用类似于秋水仙素对植物细胞的作用。
A.细胞甲正处在G2期
B.细胞丙可能处于分裂期的前期,正在发
生联会
C.M期可以观察到赤道板
D.用细胞松弛素b处理乙组细胞,培养较长
时间后部分细胞会停留在丙组所示时期
√
【解析】选D。甲组细胞的DNA总量介于1~2,且其细胞中DNA复制所需的原料a的含量远高于乙组和丙组,推测甲组细胞应处于正在进行DNA复制的S期,还没完成复制,A错误;丙组细胞的DNA总量在2左右,其DNA总量是乙组的两倍,推测丙组的DNA已经完成复制,处于G2期或M期,部分细胞丙可能处于前期,由题意可知,该细胞具有细胞周期,减数分裂的细胞不具有细胞周期,所以不可能发生联会,B错误;赤道板是虚拟的,不能观察到,C错误;细胞松弛素b对动物细胞的作用类似于秋水仙素对植物细胞的作用,因此,最后会使细胞质无法正常分离,用细胞松弛素b处理乙组细胞(G1期或末期结束之后的状态),培养较长时间后部分细胞会停留在丙组(DNA复制之后的G2期或M期)所示时期,D正确。
2.一个细胞周期可分为分裂间期(G1、S、G2)和分裂期(M)。如下图所示,一个细胞周
期存在多个检验点,只有经过各检验点检验合格后,细胞才能顺利进入下一个时期。
研究发现,细胞中存在一种有丝分裂促进因子(MPF),可使A时期细胞顺利通过检验点
4进入B时期(已知DNA复制是在D时期完成的)。下列说法错误的是 (　　)
A.C、D、A、B的顺序可表示一个细胞周期
B.若用某种药物抑制DNA复制,则细胞不能通过的检验点
是检验点4
C.若向A时期细胞显微注射适量的MPF,可使G2期细胞进
入M期的时间提前
D.若用某种药物抑制细胞纺锤体的形成,则细胞不能通过检验点5
√
【解析】选B。题图中DNA的复制是在D时期完成的,则D时期为S期,那么A时期为G2期,B时期为M期,C时期为G1期,所以C、D、A、B的顺序可表示一个细胞周期,A正确;由于DNA复制是在D时期完成的,所以若用某种药物抑制DNA复制,则细胞不能通过的检验点是检验点2,B错误;MPF是有丝分裂促进因子,若向A时期细胞显微注射适量的MPF,可使G2期细胞进入M期的时间提前,C正确;纺锤体在有丝分裂前期形成,若用某种药物抑制细胞纺锤体的形成,则细胞不能通过检验点5,D正确。
【加固训练】
图1是细胞周期中四个阶段(G1、S、G2为分裂前的间期,S期完成DNA复制,M表示分裂期)
和五个检验点,其中检验点受调控因子控制。细胞DNA链断裂或出现新的DNA单链通常
是DNA出现损伤的起始信号,会被检验点感知蛋白p53探测到后启动修复。图2是某个检
验点的DNA损伤后的检验和修复机制,修复后的DNA才可进入细胞周期的下一阶段进行
复制。下列说法错误的是 (　　)
A.图1中所示细胞周期的起点是M期结束时
B.图2的检验机制最可能发生在图1的检验点1
C.图2中p21可能是调控因子,其表达发生在M期
D.图2中DNA修复酶能催化磷酸二酯键的形成
√
【解析】选C。细胞周期是指从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,图1中所示细胞周期的起点是M期结束时,A正确;图2是某个检验点的DNA损伤后的检验和修复机制,修复后的DNA才可进入细胞周期的下一阶段进行复制,而DNA分子复制的时期是S期,据此推测图2的检验机制最可能发生在图1的检验点1,B正确;结合图2可知,p21是CDK抑制蛋白基因,其表达后会导致CDK失活从而阻止DNA复制,说明图2中p21可能是调控因子,其表达应发生在S期之前(G1期),C错误;DNA的基本单位是脱氧核苷酸,通过磷酸二酯键形成DNA分子,图2中DNA修复酶能催化磷酸二酯键的形成,D正确。
3.(2023·重庆卷)药物甲常用于肿瘤治疗,但对正常细胞有
一定的毒副作用。某小组利用试剂K(可将细胞阻滞在细
胞周期某时期)研究了药物甲的毒性与细胞周期的关系,
实验流程和结果如图所示。下列推测正确的是 (　　)
注:G1期为DNA合成前期;S期为DNA合成期;G2期为分裂
准备期;M期为分裂期。
A.试剂K可以将细胞阻滞在G1期
B.试剂K对细胞周期的阻滞作用不可逆
C.药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组的凋亡率应最低
D.在机体内,药物甲对浆细胞的毒性强于造血干细胞
√
【解析】选C。与Ⅰ组相比,Ⅱ组添加了试剂K,分析题图中的表格可知,Ⅱ组处于S期的细胞数量多于Ⅰ组,G2+M期的细胞数量少于Ⅰ组,说明试剂K可以将细胞阻滞在S期,A错误;Ⅲ组先用添加试剂K的培养液培养16 h,再去除试剂K培养8 h,与Ⅱ组相比,其处于S期的细胞数量减少,处于G2+M期的细胞数量增多,说明试剂K对细胞周期的阻滞作用可逆,B错误;分析题图可知,Ⅲ组处于G2+M期的细胞最多,药物甲处理后其凋亡率最高,说明药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组处于G2+M期的细胞最少,所以Ⅱ组的凋亡率应最低,C正确;药物甲主要作用于G2+M期,浆细胞为高度分化的细胞,不再进行细胞分裂,造血干细胞分裂能力强,所以药物甲对造血干细胞的毒性强于浆细胞,D错误。
【加固训练】
一个处于培养状态下的动物细胞株,处于细胞周期各时期的均有若干,其数量与时长成正比,已知细胞周期各阶段的时长如表(单位:h):
G1 S G2 前期 中期 后期 末期
5 7 4 1 0.5 1 0.5
现对该细胞株依次进行了下列操作:①加入DNA合成抑制剂;②维持12 h;③去除DNA合成抑制剂;④维持12 h;⑤加入DNA合成抑制剂;⑥维持7 h。下列叙述错误的是 (　　)
A.操作①只能使部分细胞停止分裂活动
B.操作④后不存在有染色单体的细胞
C.理论上操作②后处于S期(非G1/S临界处)的细胞占7/26
D.若操作⑥之后去除DNA合成抑制剂,各细胞的分裂进程将“同步”
√
【解析】选B。由题意可知,该细胞株的各个细胞,处于细胞周期的不同阶段,且数量与各阶段时长成正比,则操作①加入DNA合成抑制剂后,仅S期的细胞停止活动,其余时期的细胞继续分裂活动,A正确;操作④之后,有部分细胞处于中期、后期、末期以及G1期,其中中期的细胞仍旧具有染色单体,B错误;设G1、S、G2期细胞数分别为5、7、4,M期的细胞数为3,则操作①②后,G2和M期的细胞完成分裂活动,细胞数加倍,可记作总数为2×(4+3)=14,原G1期细胞数为5,仍旧停留在S期的细胞为7,即7/(5+7+14)=7/26,C正确;操作⑥之后所有细胞停留在G1/S临界处,若去除抑制剂,该细胞株分裂进程将“同步”,D正确。
二、选择题:本题共1小题,每小题3分,共3分。每小题有一个或多个选项符合要求,全部选
对得3分,选对但不全得1分,有选错的得0分。
4.某种连续分裂的动物细胞,细胞周期如图所示,包括G1期(8 h)、S期(8 h)、G2期(6 h)和M
期(2 h)。现有该种细胞若干,为使所有细胞处于细胞周期同一时相,需按如下步骤操作:①
在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间;②去除TdR,培养细
胞10 h;③再次添加过量TdR,培养细胞足够时间。下列叙述正确的是(　　)
A.操作①后,原处于S期的细胞停滞于S/G2期交界处
B.操作①后,原处于M期的细胞停滞于G1/S期交界处
C.操作②后,培养液中没有处于S期的细胞
D.操作③后,所有细胞都停滞于G1/S期交界处
√
√
√
【解析】选B、C、D。操作①:在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间后,原处于S期的细胞被抑制,原处于M期的细胞沿着细胞周期运行,最后停滞于G1/S期交界处,A错误,B正确。操作②:去除TdR,培养细胞10 h,使所有被积累在G1/S期和停滞于S期(8 h)的细胞都通过S期。操作③:再次添加过量TdR,培养细胞足够时间,细胞群体通过G2、M和G1期,最终被停滞于G1/S期交界处,C、D正确。
三、非选择题:本题共1小题,共13分。
5.(13分)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期),根据DNA合成情况,分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题:
(1)(2分)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是
______________________________。
【解析】(1)分裂间期分为G1期、S期和G2期,G1期为DNA合成前期(完成相
关RNA和蛋白质合成),S期为DNA合成期(完成DNA复制),G2期为DNA合成
后期,所以G2期与G1期相比,染色体数不变,核DNA数加倍。
　染色体数不变,核DNA数加倍　
(2)(5分)细胞有丝分裂的重要意义在于通过_________________________
_____,保持亲子代细胞之间遗传的稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于
检验DNA分子是否_________(填序号:①损伤和修复、②完成复制)。检验发
生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定细胞质是否分裂的检验点
是____________。
【解析】(2)检验点1、2和3分别分布在G1期结束处、S期结束处和G2期结
束处,其作用在于检验DNA分子是否损伤、修复和完成复制。分离的染色
体正确到达细胞两极发生在分裂期(M期)的后期,所以决定细胞质是否分裂
的检验点是检验点5。
　染色体正确复制和平均分
配　
　①②　
　检验点5　
(3)(6分)细胞癌变与细胞周期调控异常有关,癌细胞的主要特征是_________
_________。有些癌症采用放射性治疗效果较好,放疗前用药物使癌细胞同步
化,治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种:DNA合成阻断法、
分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成,主要激活检验点
______,将癌细胞阻滞在S期;后者可用秋水仙素抑制___________的形成,主
要激活检验点______,使癌细胞停滞于中期。
　细胞无
限增殖　
　2　
　纺锤体　
　4　
【解析】(3)与正常细胞相比,癌细胞具有无限增殖、细胞形态结构发生显著变化和细胞表面发生变化等特征,其中与细胞周期调控异常有关的主要特征为细胞无限增殖。DNA合成发生在S期,药物特异性抑制DNA合成,主要激活检验点2,可将癌细胞阻滞在S期;秋水仙素作用于正在分裂的细胞,能够抑制纺锤体的形成,纺锤体的形成发生在分裂期的前期,因此应主要激活检验点4,可使癌细胞停滞于中期。
【加固训练】
1.某种植物根尖分生区细胞(简称g细胞)的细胞周期中,G1、S、G2、M经历时间依次为8 h、6 h、5 h、1 h。HU(羟基脲)是一种可逆的DNA合成抑制剂,对S期以外的细胞无影响,但可以阻止细胞进入S期而停留在G1/S交界(看作G1期细胞)。某科学小组为实现细胞周期同步化,设计了如下的实验步骤,每组设置多个重复样品。
步骤一:
A组:培养液+g细胞+HU
B组:培养液+g细胞
步骤二:培养14 h后,检测A、B两组各时期细胞数所占百分比。
步骤三:将A组中的HU全部洗脱,A、B均更换新鲜培养液培养10 h。
步骤四:向A组中加入HU,继续培养14 h后,检测A、B两组各时期细胞数所占百分比。
(1)本实验中设置B组的作用是_______________________________,实验中
每组设置多个重复样品的作用是________________________________。
【解析】(1)B组没有加入HU,作用是排除培养液对细胞周期的干扰。实验
中每组设置多个重复样品遵循了平行重复的实验原则,目的是避免偶然性,
提高实验的准确性。
　排除培养液对细胞周期的干扰　
　避免偶然性,提高实验的准确性　
(2)在显微镜下观察前,使用解离液处理根尖细胞的作用是_____________
_________,在动物细胞培养时,与本实验中解离液起相似作用的物质是
__________________________。在显微镜下观察时,根尖分生区细胞的形
态特点是__________________________。
【解析】(2)解离液由盐酸和酒精配制,使用解离液的目的是将细胞相互分
离开。动物细胞培养中可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,使组织细胞相互分
散。根尖分生区细胞的形态特点是细胞呈正方形,排列紧密。
　将细胞相互
分离开　
　胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　
　细胞呈正方形,排列紧密　
(3)本实验中洗脱HU后培养10 h的目的是___________________________
_________________________________。将本实验的预期实验结果填入下
表中。
项目 A组 B组
G1期 S期 G2期 M期 G1期 S期 G2期 M期
第一次检测 0% 0% 25% 5%
第二次检测 100% 0% 0% 0%
　让第一次处理后停留在G1/S
交界以及S期的细胞均不再处于S期　
70%
30%
40%
30%
【解析】(3)洗脱HU后培养10 h的目的是让第一次处理后停留在G1/S交界以及S期的细胞均不再处于S期,以达到细胞周期同步化的目的。A组培养液中加入了HU,HU能抑制DNA的合成,阻滞细胞进入S期而停留在G1/S交界,该交界细胞看作G1期,此时细胞都处于S期和G1期,S期时长为6 h,细胞周期共20 h,S期细胞占细胞周期的比例为30%,其余细胞均处于G1期,占70%。B组细胞正常分裂,S期细胞占30%,G1期细胞占40%。
2.(2026·桂林模拟)真核细胞中,细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,检验点通过细胞的反馈信号来启动或推迟进入下一个时期。三种常见检验点的功能如下表,请分析回答下列有关问题:
检验点 功能
A 评估细胞大小
B 评估DNA是否准确复制
C 评估纺锤体是否正确组装
(1)检验点A决定细胞是否进行分裂,若通过了检验点A,细胞开始进行分裂,
据表推测,此时检验点A接受的反馈信号是细胞体积___________________
_______________。在一个细胞周期中检验点B与检验点A发生的先后顺
序为__________。检验点C还可评估纺锤丝是否与着丝粒正确连接,则此检
验点对有丝分裂的重要作用是_____________________________________。
　增大到一定程度或
达到一定大小　
　B、A　
　确保复制后的染色体均分到细胞两极　
【解析】(1)检验点A是评估细胞大小,通过了检验点A,细胞开始进行分裂,细胞在分裂前细胞体积有适度的增大,因此检验点A接受的反馈信号是细胞体积增大到一定程度或达到一定大小。DNA复制在S期,过了G2期,细胞开始进入分裂期,因此检验点B在检验点A之前。纺锤丝与着丝粒正确连接的意义是保证了经过复制的染色体精确地平均分配到两个子细胞中,维持了细胞的亲代和子代之间遗传的稳定性。
(2)通过检验点B后,细胞中染色体与核DNA的数量比变为_________。从检
验点B到检验点C,细胞内染色质丝发生的变化为______________________
____________________。
【解析】(2)DNA复制后,一条染色体上含有两个DNA分子,此时细胞中染色
体与核DNA的数量比变为1∶2。由间期到分裂前期的这段时期,染色质丝
螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体。
　1∶2　
　染色质丝螺旋缠绕,缩
短变粗,成为染色体　
(3)为研究L蛋白和U蛋白在细胞有丝分裂过程中的作用,分别观察正常细胞、L蛋白
含量降低的细胞(L-细胞)、U蛋白含量降低的细胞(U-细胞)的图像,发现L-细胞分裂时
出现多极纺锤体、纺锤体变小且不再位于细胞中央(见图1),U-细胞分裂期个别染色
体没有排列到赤道板上,而是游离在外(图2白色箭头所指)。据此推测,正常情况下L
蛋白促进_______(填下列序号),U蛋白促进_______(填下列序号)。
①细胞完成纺锤体的正确组装　
②使纺锤丝附着于染色体的着丝粒上　
③牵拉染色体移向细胞两极
　①　
　②　
【解析】(3)由图1可知,L-细胞中L蛋白含量降低,纺锤体没有完成正确组装,因此正常情况下,L蛋白促进细胞完成纺锤体的正确组装;U-细胞中U蛋白含量降低,个别染色体没有排列到赤道板上,而是游离在外,据此推测,正常情况下U蛋白促进纺锤丝附着于着丝粒上。
(4)端粒学说认为,细胞每分裂一次端粒DNA序列会缩短一截,在端粒DNA序列被
“截”短后,端粒内侧的_________________________________________受到损伤会
导致细胞衰老。研究发现,端粒酶能以自身的RNA为模板合成端粒DNA,使端粒延
长从而延缓细胞衰老,据此分析引起细胞衰老的原因可能是_________________
________________________。
【解析】(4)端粒位于染色体的两端,染色体是由DNA和蛋白质构成的,在端粒
DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列会受到损伤,导致细胞衰老。
研究发现,端粒酶能以自身的RNA为模板合成端粒DNA使端粒延长,从而延缓细胞
衰老,据此可说明引起细胞衰老的原因可能是端粒酶活性降低。
　正常基因的DNA序列(或“基因”或“DNA”)　
　端粒酶活性降低
(或端粒酶活性受到抑制)　
3.(2026·四平模拟)细胞周期的有序调控如同自动洗衣机的设定程序。在细胞周期中有一系列检验点对细胞增殖进行严密监控,确保细胞增殖严格有序地进行。在细胞质中细胞周期蛋白浓度呈周期性变化,周期蛋白浓度越高,激酶活性越高,细胞周期蛋白及激酶结合形成复合物后,激酶被激活帮助细胞通过这些检验点。如周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期,周期蛋白2与激酶2结合形成复合物SPF后,激酶2促进细胞由G1期进入S期。如图显示了上述调控过程中MPF和周期蛋白的活性浓度变化规律。
注:M表示分裂期,G1表示DNA合成前期,S表示DNA合成期,G2表示DNA合成
后期。
(1)周期蛋白1的增加除了能够促进细胞内发生“染色质螺旋化”的变化外,还
能促进细胞内发生的变化有______________________________________
______________。(回答出两点即可)
　核膜消失、纺锤体形成、核仁解体(回答
出两点即可)　
【解析】(1)由题干信息“周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞G2期进入M期”可知,周期蛋白1的增加可促进细胞由分裂间期进入分裂前期,而分裂前期细胞中发生的主要变化是染色质螺旋化、核膜消失、纺锤体形成、核仁解体。
(2)图中的周期蛋白为______________(填“周期蛋白1”或“周期蛋白2”),若使
更多细胞阻滞在G2/M检验点,根据题干信息,可采取的措施是___________
______________________________________。
【解析】(2)由题图可知,周期蛋白活性的浓度增加时,细胞由G2期进入M期,
结合题干信息“周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由
G2期进入M期”,可推知题图中的周期蛋白为周期蛋白1。根据上述信息,若
要使更多细胞阻滞在G2/M检验点,可抑制周期蛋白1的表达或抑制激酶1的
活性,阻止细胞由G2期进入M期。
　周期蛋白1　
　降低细胞
内周期蛋白1的表达(或抑制激酶1的活性)　
(3)若将G2和M期细胞融合,则G2细胞进入M期的时间将_________(填“提前”
或“延后”或“不变”),其原因是_______________________________________
______________________________________________________。
【解析】(3)由于M期细胞内存在周期蛋白1与激酶1结合的复合物MPF,所以
若将G2和M期细胞融合,复合物MPF进入融合细胞,促进融合细胞由G2期进
入M期,所以若将G2和M期细胞融合,则G2细胞进入M期的时间将提前。
　提前　
　M期细胞内存在周期蛋白1与激酶1结合的
复合物MPF,并进入融合细胞,促进融合细胞由G2期进入M期　

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