重點培優(yōu)-細胞周期調(diào)控與細胞周期同步化

重點培優(yōu)

細胞周期調(diào)控與細胞周期

同步化（點擊進入“專題驗收評價”）細胞周期調(diào)控因子是一組調(diào)節(jié)細胞增殖、分化的正負信號，它們通過相互促進或抑制維持細胞周期的正常進程。細胞生長、分化的調(diào)節(jié)與細胞周期的許多因素密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化可引起與細胞增殖和分化有關(guān)基因的表達異常，導致細胞異常增生。培優(yōu)點(一)

細胞周期調(diào)控因子與細胞周期調(diào)控[應用體驗]1.(2022·浙江1月選考)某多細胞動物具有多種細胞周期蛋白(cyclin)和多種細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)，

兩者可組成多種有活性的CDK-cyclin復合體，細胞周期各階段間的轉(zhuǎn)換分別受特定的CDK-cyclin復合體調(diào)控。細胞周期如圖所示，下列敘述錯誤的是(

)A.同一生物個體中不同類型細胞的細胞周期時間長短有差異B.細胞周期各階段的有序轉(zhuǎn)換受不同的CDK-cyclin復合體調(diào)控C.抑制某種CDK-cyclin復合體的活性可使細胞周期停滯在特定階段D.一個細胞周期中，調(diào)控不同階段的CDK-cyclin復合體會同步發(fā)生周期性變化答案：D

解析：不同細胞的細胞分裂周期的時間長短不同，A正確；不同時期需要不同的CDK-cyclin復合體調(diào)控，抑制某種CDK-cyclin復合體的活性會使細胞周期停滯在特定階段，B、C正確；不同時期需要的CDK-cyclin復合體不同，因此調(diào)控不同階段的CDK-cyclin復合體不會發(fā)生同步的周期性變化，D錯誤。2.(2023·杭州、寧波二模)細胞周期是靠細胞內(nèi)部一系列精確調(diào)控實現(xiàn)的。在此過程中各種周期蛋白與不同的蛋白激酶結(jié)合形成復合物，促進細胞進入下一個階段。如復合蛋白質(zhì)乙負責檢查G1到S期，檢查通過則細胞周期繼續(xù)進行，不通過則細胞進入G0期(不生長、不增殖)，不同時期細胞內(nèi)各種蛋白復合物的含量變化如圖所示。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是

(

)A.若將G2期細胞與M期細胞融合，使融合的細胞進入M期的時間延后B.復合蛋白質(zhì)甲的合成被抑制，會影響復合蛋白質(zhì)乙的量，進而影響到DNA復制C.復合蛋白質(zhì)丁的量增多有助于染色體的螺旋化和紡錘體的形成D.可設(shè)計藥物通過抑制復合蛋白質(zhì)乙基因的表達來治療癌癥答案：A

解析：分析題圖可知，復合蛋白質(zhì)丁負責檢查由G2期進入M期，若將G2期細胞與M期細胞融合，復合蛋白質(zhì)丁的作用效果加速，進而會使融合的細胞進入M期的時間提前，A錯誤；復合蛋白質(zhì)甲的合成被抑制，會影響復合蛋白質(zhì)乙的量，而復合蛋白質(zhì)乙負責檢查G1到S期，進而影響到DNA復制，B正確；復合蛋白質(zhì)丁負責檢測G2期細胞進入到M期，因此，復合蛋白質(zhì)丁含量增多，有助于染色體的螺旋化和紡錘體的形成，C正確；復合蛋白質(zhì)乙負責檢查G1到S期，檢查通過則細胞周期繼續(xù)進行，不通過則細胞進入G0期(不生長、不增殖)，因此，設(shè)計藥物通過抑制復合蛋白質(zhì)乙基因的表達來治療癌癥，D正確。3.細胞周期在調(diào)控因子的嚴格調(diào)控下沿著G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)和M期(細胞分裂期)四個階段有條不紊地運行。為了探究細胞周期運行的調(diào)控機制，研究人員取不同時期的細胞進行了融合實驗，獲得如下表結(jié)果。下列推論錯誤的是

(

)細胞融合的組合方式融合細胞中的現(xiàn)象M期細胞和G1期細胞原G1期細胞中染色質(zhì)出現(xiàn)凝縮M期細胞和G2期細胞原G2期細胞中染色質(zhì)出現(xiàn)凝縮S期細胞和G1期細胞原G1期細胞核中DNA進行復制S期細胞和G2期細胞原G2期細胞核中DNA沒有啟動復制A.M期細胞中存在能誘導染色質(zhì)凝縮成染色體的調(diào)控因子B.S期細胞中存在能誘導染色質(zhì)DNA復制的調(diào)控因子C.將M期細胞和S期細胞融合，原M期細胞染色體DNA不會復制D.將M期細胞和S期細胞融合，原S期細胞中染色質(zhì)不會凝縮答案：D

解析：

M期和G1期細胞融合后，原G1期細胞中染色質(zhì)出現(xiàn)凝縮，說明M期細胞中存在能誘導染色質(zhì)凝縮成染色體的調(diào)控因子，A正確；S期和G1期細胞融合后，原G1期細胞核中DNA進行復制，說明S期細胞中存在能誘導染色質(zhì)DNA復制的調(diào)控因子，B正確；將M期細胞和S期細胞融合，由于M期細胞中染色體已經(jīng)高度螺旋化，所以原M期細胞染色體DNA不會復制，C正確；將M期細胞和S期細胞融合，由于M期細胞中存在能誘導染色質(zhì)凝縮成染色體的調(diào)控因子，所以，原S期細胞中染色質(zhì)會發(fā)生凝縮，D錯誤。在一般培養(yǎng)條件下，群體中的細胞處于細胞周期的不同時期之中。為了研究某一時期細胞的代謝、增殖、基因表達或凋亡，常需采取一些方法使細胞處于細胞周期的同一時期，這就是細胞周期同步化技術(shù)。選用DNA合成抑制劑可逆地抑制S期細胞DNA合成而不影響其他細胞周期運轉(zhuǎn)，最終可將細胞群體阻斷在G1/S期交界處；一些抑制微管聚合的藥物，因抑制有絲分裂裝置的形成和功能行使，可將細胞阻斷在有絲分裂中期，即使細胞同步于M期。培優(yōu)點(二)

細胞周期同步化操作[應用體驗]4.利用一定的方法，使細胞群體處于細胞周期的同一階段，稱為細胞周期同步化。高濃度TdR(胸腺嘧啶核苷)雙阻斷法是常用的同步化方法。它可逆地起作用，且不影響其他時期細胞的活動，最終可使細胞停留在S期或G1/S交界處。研究人員利用胡蘿卜細胞，經(jīng)如圖過程的處理，成功將所有細胞阻斷在G1/S交界處。下列敘述正確的是

(

)注：胡蘿卜細胞周期中G1為1.3h、S為2.7h、G2為2.9h、M為0.6h。A.t1≥4.8h B.t2≤2.7hC.t3≥4.6h D.t1＋t2＋t3＝7.5h答案：A

解析：經(jīng)過t1時間處理，使剛進入G2期的細胞停留在G1/S交界處，處理時間不少于G2＋M＋G1之和，故t1≥2.9＋0.6＋1.3＝4.8(h)；t2應大于S期時間，且小于G2＋M＋G1期時間，故4.8h>t2>2.7h；t3與t1時間相同，故t3≥4.8h；綜合以上分析，t1≥4.8h，4.8h>t2>2.7h，t3≥4.8h，故t1＋t2＋t3>12.3h。5.(2023·衢州月考)科學研究中，常需要利用一定方法使體外培養(yǎng)(連續(xù)分裂)的細胞群體處于細胞周期的同一階段，稱為細胞周期同步化。以下是能夠?qū)崿F(xiàn)動物細胞周期同步化的三種方法?；卮鹣铝袉栴}。(1)DNA合成阻斷法：當培養(yǎng)的細胞快速生長時，在培養(yǎng)液中添加適量的DNA合成可逆抑制劑，可使處于______期的細胞不受影響而繼續(xù)細胞周期的運轉(zhuǎn)，最終細胞會停滯在細胞周期的____期，以達到細胞周期同步化的目的。(2)秋水仙素阻斷法：當細胞處于快速生長期時，在培養(yǎng)液中添加適量的秋水仙素，秋水仙素能夠抑制細胞分裂中________的形成，阻止__________移向細胞兩極，即不能正常形成________圖所示的時期，使細胞周期被阻斷，實現(xiàn)細胞周期同步化，經(jīng)秋水仙素處理的細胞______(填“會”或“不會”)被阻斷在間期。(3)血清饑餓法：培養(yǎng)液中缺少血清可以使細胞周期停滯在間期，以實現(xiàn)細胞周期同步化。分裂間期的特點是______________________________________________(答出1點即可)。解析：(1)DNA復制發(fā)生在細胞分裂間期；DNA合成被阻斷后，分裂期不受影響，分裂間期受影響。(2)秋水仙素能夠抑制細胞分裂中紡錘體的形成，阻止姐妹染色單體分離后形成的染色體移向細胞兩極，即不能正常形成甲圖所示的時期，使細胞周期被阻斷，實現(xiàn)細胞周期同步化，經(jīng)秋水仙素處理的細胞不會被阻斷在間期。(3)分裂間期的特點是完成DNA的復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成、細胞體積略有增大。答案：(1)分裂間(2)紡錘體染色體甲不會(3)完成DNA復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成、細胞體積略有增大利用DNA合成抑制劑實現(xiàn)細胞周期同步化(1)假設(shè)一個細胞周期時長＝G1＋S＋G2＋M＝10＋7＋3.5＋1.5＝22(h)。(2)向細胞的培養(yǎng)液中加入過量的DNA合成抑制劑，處于S期的細胞立刻被抑制。(3)再培養(yǎng)G2＋M＋G1＝3.5＋1.5＋10＝15(h)，則處于G2、M、G1期的細胞都將被抑制在G1/S期交界處。|思|維|建|模|(4)除去抑制劑，更換新鮮培養(yǎng)液，細胞將繼續(xù)沿細胞周期運行，運行時間既要保證處于G1/S期交界處的細胞經(jīng)過S期(7h)進入G2期，又要保證處于S期的細胞不能再次進入S期，即處理時間應控制在大于7h且小于15h。(5)再加入DNA合成抑制劑，則可實現(xiàn)全部細胞都被阻斷在G1/S期交界處，實現(xiàn)細胞周期同步化。專題驗收評價一、選擇題1.(2023·嘉興平湖月考)在模擬探究細胞的大小與擴散作用的關(guān)系的實驗中，將含有酚酞的體積大小不同的兩塊瓊脂塊在NaOH溶液中浸泡相同時間，與大瓊脂塊相比，小瓊脂塊

(

)A.變色的體積相等 B.變色的比例更大C.變色的顏色更淺 D.變色的深度更深答案：B

解析：

NaOH在不同體積瓊脂塊內(nèi)擴散的速率相同，體積大的瓊脂塊，變色體積也大，大、小瓊脂塊變色的顏色相同，A、C、D錯誤；與大瓊脂塊相比，小瓊脂塊中NaOH擴散的體積與整個瓊脂塊的體積比更大，即變色的比例更大，B正確。2.(2023·金華一中月考)用光學顯微鏡觀察北蒼術(shù)根尖細胞有絲分裂，觀察到圖中①～④的圖像。其中染色體數(shù)目相同的是

(

)A.①②③ B.②③④

C.①②④ D.①③④答案：A

解析：④表示有絲分裂后期，著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，①②③時期染色體數(shù)目相同。3.

(2023·寧波北侖開學考)如圖是某種生物細胞有絲分裂過程中某一時期的圖像，下列敘述不正確的是

(

)A.該生物為某種動物B.該生物的一個體細胞中含有4條染色體C.該細胞處于有絲分裂的后期D.該細胞中含有8條染色單體答案：D

解析：圖示細胞含有中心體，無細胞壁，屬于動物細胞，因此該生物為某種動物，A正確；圖示細胞著絲粒分裂，所含染色體數(shù)目是體細胞的2倍，因此該生物的一個體細胞中含有4條染色體，B正確；由B項分析可知，該細胞處于有絲分裂后期，C正確；圖示細胞中，姐妹染色單體分開成為染色體，細胞中無染色單體，D錯誤。閱讀下列材料，回答4～6題。如圖顯示有絲分裂過程中的姐妹染色單體及著絲粒、動粒結(jié)構(gòu)，其中動粒有驅(qū)動染色單體分離的作用。姐妹染色單體分離與黏連蛋白解聚有關(guān)，分離酶能使黏連蛋白解聚。通常情況下，分離酶與securin蛋白結(jié)合而不表現(xiàn)出活性。進入有絲分裂后期時，細胞中的后期促進復合體(APX)被激活，此復合體能特異性選擇并引導securin蛋白降解，激活分離酶。APX自身不能獨立工作，需要Cdc20(一種輔助因子)協(xié)助。4.在正常情況下，圖中的姐妹染色單體

(

)A.含有相同的遺傳信息

B.分別來自父方和母方C.含有等位基因

D.不含有非等位基因答案：A

解析：姐妹染色單體包含的遺傳信息是相同的，A符合題意；姐妹染色單體是一條染色體復制而來，來自父方或者母方，B不符合題意；等位基因是位于同源染色體上，位置相同，控制相對性狀的一對基因，姐妹染色單體上一般不含等位基因，C不符合題意；非等位基因可以位于一條染色體上，也可以位于同源染色體上，也可以位于非同源染色體上，因此圖中的姐妹染色單體可以含有非等位基因，D不符合題意。5.以下不是有絲分裂后期姐妹染色單體分離原因的是

(

)A.黏連蛋白發(fā)生解聚 B.APX與分離酶結(jié)合C.securin蛋白被降解 D.Cdc20具有活性答案：B

解析：由于“姐妹染色單體分離與黏連蛋白解聚有關(guān)”，所以黏連蛋白發(fā)生解聚是有絲分裂后期姐妹染色單體分離的原因，A不符合題意；“進入有絲分裂后期時，細胞中的后期促進復合體(APX)被激活，此復合體能特異性選擇并引導securin蛋白降解，激活分離酶”，所以APX與分離酶結(jié)合不是有絲分裂后期姐妹染色單體分離的原因，而securin蛋白被降解是有絲分裂后期姐妹染色單體分離的原因，B符合題意，C不符合題意；“APX自身不能獨立工作，需要Cdc20協(xié)助”，即Cdc20具有活性是姐妹染色單體分離的原因，D不符合題意。6.上述資料中沒有表明的事實是

(

)A.姐妹染色單體的分離與紡錘絲的活動無關(guān)B.黏連蛋白解聚是動粒驅(qū)動的結(jié)果C.姐妹染色單體的分離需要酶的參與D.Cdc20、APX等物質(zhì)的作用結(jié)果導致細胞染色體數(shù)目加倍答案：B

解析：姐妹染色單體分離與黏連蛋白解聚有關(guān)，與紡錘絲的活動無關(guān)，A正確；黏連蛋白解聚是分離酶作用的結(jié)果，而不是動粒驅(qū)動的結(jié)果，B錯誤；姐妹染色單體分離與黏連蛋白解聚有關(guān)，分離酶能使黏連蛋白解聚，所以姐妹染色單體分離需要酶的參與，C正確；Cdc20、APX等物質(zhì)的作用導致分離酶被激活，進而使染色單體分離，導致細胞染色體數(shù)目加倍，D正確。7.(2023·嘉興二模)一定濃度的秋水仙素處理能使更多的細胞處于有絲分裂中期，從而有利于染色體核型分析。染色體核型分析過程如圖所示。下列敘述錯誤的是

(

)A.鹽酸解離有利于染料進入細胞B.秋水仙素處理能促進細胞分裂C.進行核型分析時，著絲粒的位置是染色體歸類依據(jù)之一D.選擇中期細胞進行核型分析的原因之一是染色體縮短到最小程度答案：B

解析：鹽酸解離能使生物膜失去選擇透過性，從而有利于染料進入細胞，A正確；秋水仙素處理能抑制紡錘體的形成，抑制細胞分裂，B錯誤；進行核型分析時，著絲粒的位置是染色體歸類依據(jù)之一，C正確；選擇中期細胞進行核型分析的原因是染色體縮短到最小程度、形態(tài)固定、數(shù)目清晰等，D正確。8.(2023·溫州期末A卷)真核細胞中的周期蛋白A可促進DNA的復制。細胞中某種特異性siRNA(一種雙鏈RNA)會導致合成周期蛋白A的mRNA降解。下列敘述錯誤的是

(

)A.周期蛋白A可能在細胞核中發(fā)揮作用B.周期蛋白A在有絲分裂前期大量合成C.該特異性siRNA分子內(nèi)含有氫鍵D.該特異性siRNA可抑制癌細胞增殖答案：B

解析：周期蛋白A可促進DNA的復制，DNA復制主要在細胞核中進行，說明其可能在細胞核中發(fā)揮作用，A正確；DNA復制發(fā)生在有絲分裂間期，故周期蛋白A在有絲分裂間期大量合成，B錯誤；該特異性siRNA分子為雙鏈結(jié)構(gòu)，其內(nèi)含有氫鍵，C正確；該特異性siRNA通過降解合成周期蛋白A的mRNA，從而抑制癌細胞增殖，D正確。9.(2023·杭州二模)有絲分裂過程中的紡錘絲由游離的微管蛋白組裝形成，其長短可通過微管蛋白組裝和解聚改變。埃坡霉素B可阻止微管的解聚。下列敘述正確的是

(

)A.前期，紡錘絲通過核孔進入細胞核并捕獲染色體B.中期，著絲粒的兩側(cè)開始與細胞某一極的紡錘絲相連C.紡錘絲的組裝和解聚在有絲分裂中呈周期性變化D.埃坡霉素B可促進紡錘絲的形成而縮短細胞周期答案：C

解析：前期核膜逐漸解體，紡錘絲不會通過核孔進入細胞核，A錯誤；著絲粒的兩側(cè)與細胞某一極的紡錘絲相連發(fā)生在前期，B錯誤；有絲分裂具有細胞周期，紡錘絲的組裝和解聚在有絲分裂中呈周期性變化，C正確；埃坡霉素B可阻止微管的解聚而不是促進紡錘絲的形成，D錯誤。10.(2023·浙江Z20聯(lián)盟開學考)洋蔥根尖分生區(qū)細胞分裂過程中每條染色體上DNA分子數(shù)變化依次如圖中甲、乙、丙所示，下列敘述正確的是

(

)A.甲→乙階段細胞內(nèi)發(fā)生了中心體的倍增B.乙階段的部分細胞仍存在細胞核C.乙→丙階段細胞內(nèi)不會發(fā)生染色體組的倍增D.丙階段細胞中不含同源染色體答案：B

解析：洋蔥屬于高等植物，細胞內(nèi)不含中心體，A錯誤；乙階段表示有絲分裂G2期、前期和中期，前期中較晚的時候核膜開始解體，則乙階段的部分細胞中仍存在細胞核，B正確；乙→丙階段著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，所以細胞內(nèi)也會發(fā)生染色體組的倍增，C錯誤；洋蔥根尖分生區(qū)細胞在有絲分裂過程中始終含有同源染色體，D錯誤。11.(2023·浙睿聯(lián)盟第二次聯(lián)考)微核是染色體或缺少著絲粒的染色體片段在分裂過程中行動滯后，不能進入主核而形成的游離于細胞核之外的小核。我國科學家建立了一套蠶豆根尖微核測試系統(tǒng)，并首次用于監(jiān)測水環(huán)境污染。如圖是鉛污染水體中蠶豆根尖細胞分裂部分時期圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是

(

)A.微核的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)B.物理輻射和化學誘變劑可能誘導微核的產(chǎn)生C.圖乙細胞發(fā)生了染色體數(shù)目變異，圖丙細胞發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異D.根據(jù)甲圖中微核的數(shù)目不能判斷發(fā)生變異的細胞數(shù)目答案：C

解析：微核是染色體或缺少著絲粒的染色體片段游離于細胞核之外的小核，所以其主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，A正確；鉛污染造成了染色體片段的滯后進而造成微核產(chǎn)生，物理輻射和化學誘變劑可能誘導微核的產(chǎn)生，B正確；圖乙細胞中滯后的是染色體片段，不含著絲粒，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，而圖丙細胞中滯后的是染色體，屬于染色體數(shù)目變異，C錯誤；根據(jù)甲圖中微核的數(shù)目不能判斷發(fā)生變異的細胞數(shù)目，只能根據(jù)有無微核判斷細胞是否發(fā)生變異，D正確。12.(2023·浙江名校協(xié)作體月考)如圖表示某動物細胞的細胞周期各階段的相對時長及核DNA含量的變化。若向該種細胞的培養(yǎng)液中加入過量胸苷，處于S期的細胞立刻會被抑制，處于其他時期的細胞不受影響。下列敘述正確的是

(

)A.①時期細胞中已有一對中心體，慢慢移向兩極B.加入過量胸苷后，所有細胞即停留在②時期C.③時期核DNA已經(jīng)完成復制，染色體數(shù)量加倍D.④時期占比越大，越適合作為觀察細胞有絲分裂的材料答案：D解析：①為G1期，該時期的細胞中沒有一對中心體，移向兩極發(fā)生在M期的前期，A錯誤；若向該種細胞的培養(yǎng)液中加入過量胸苷，處于S期的細胞立刻會被抑制，所以加入過量胸苷后，所有細胞即停留在①和②時期的交界或②時期，B錯誤；③時期核DNA已經(jīng)完成復制，每條染色體含兩條染色單體，但染色體數(shù)量沒有加倍，C錯誤；④表示分裂期，所以④時期占比越大，越適合作為觀察細胞有絲分裂的材料，D正確。13.(2023·浙江強基聯(lián)盟統(tǒng)測)在DNA復制時，BrdU可作為原料之一，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對復制后的染色體進行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍色。現(xiàn)將植物根尖放在含有BrdU的培養(yǎng)液中培養(yǎng)不同時間后取材制作成臨時裝片，染色觀察分生區(qū)細胞M期染色體的著色情況。下列推測正確的是

(

)A.裝片制作過程中需使用龍膽紫進行染色，便于實驗結(jié)果的觀察B.經(jīng)過多個細胞周期后，還能觀察到細胞中存在深藍色的染色體C.若細胞一半染色單體呈淺藍色，說明該細胞必處于第二個細胞周期D.第三個細胞周期的細胞中染色單體著色不同的染色體均為1/4答案：B

解析：本實驗用Giemsa染料對染色體進行染色，A錯誤；由于DNA的半保留復制，無論復制幾次，都有不含BrdU的DNA鏈，染色后染色單體呈深藍色，B正確；若細胞一半染色單體呈淺藍色，說明該細胞最可能處于第二個細胞周期，當?shù)诙€細胞周期深藍色染色體移向同一極，第三個細胞周期及以后的細胞周期都有小概率出現(xiàn)一半染色單體呈淺藍色，C錯誤；第三個細胞周期的細胞中染色單體著色是隨機分配的，所以不一定是1/4，D