2026《金版教程》高考复习方案生物经典多选版-第三单元 微专题6 分子机制控制细胞周期

1．细胞周期调控蛋白2．细胞周期检验点3．细胞周期同步化(1)营养限制性培养，如：降低培养基血清含量。(2)秋水仙素阻断法。(3)DNA合成双阻断法的原理：利用TdR可以抑制DNA合成，而不影响其他时期细胞的运转，最终可将细胞群阻断在S期或G1/S交界处，使细胞同步化。DNA合成双阻断法的过程：A．处于对数生长期的细胞。B.第一次加入TdR，所有处于S期的细胞立即被抑制，其他细胞运行到G1/S期交界处被抑制。C.将TdR洗脱，解除抑制，被抑制的细胞沿细胞周期运行。D.在解除抑制的细胞到达G1期终点前，第二次加入TdR并继续培养，所有的细胞被抑制在G1/S期交界处。[例1]细胞周期可分为间期和分裂期(M期)，间期又分为DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2期)。如表所示为体外培养的某种细胞的细胞周期各阶段所需时间(单位：小时)，若在细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，则()细胞周期G1SG2M合计时长1073.51.522A.M期的全部细胞需要11.5小时才能达到G1期和S期的交界处B．G2期的细胞数目将保持不变C．至少22小时之后，所有的细胞才能都停留在G1期和S期的交界处D．加入过量的DNA合成抑制剂之前，处于S期的细胞数目将是最多的答案：A解析：题中加入过量DNA合成抑制剂，抑制了S期的DNA复制，需要11.5小时[M期(1.5小时)＋G1期(10小时)]M期全部细胞才能到达G1期和S期交界处，A正确；由于细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，所以细胞停止在S期之前，G2期细胞会逐渐减少，B错误；由于G2期细胞到G1期和S期的交界处所需时间最长，所以15小时后，大部分细胞停留在G1期和S期的交界处，还有部分处于S期的细胞，C错误；由图表可以观察到，细胞周期中G1期的时长是最长的，则处于G1期的细胞占细胞周期的比例最大，所以加入过量的DNA合成抑制剂之前，处于G1期的细胞数量将是最多的，D错误。[例2]细胞周期的调控关键在分裂间期。有2个起决定作用的控制点，从G1期进入S期和从G2期进入M期。这2个转变过程都是由一种称为成熟促进因子(MPF)的蛋白质复合体所触发的。组成MPF的是两种蛋白：cdc2的激酶和细胞周期蛋白(cyclin)。细胞周期蛋白有2种：S—cyclin和M—cyclin。其调控过程如图所示，下列说法错误的是()A．M—cyclin与cdc2结合发挥作用导致细胞进入有丝分裂过程B．细胞周期循环往复的过程中需要核糖体不断地合成细胞周期蛋白C．cdc2可以反复起作用，所以细胞周期过程中不需要重新合成D．受精卵分裂时MPF转化的速度明显快于造血干细胞答案：C解析：据图分析，M—cyclin和cdc2结合成具活性的MPF会触发系列酶促反应，使细胞从G2期进入M期，导致细胞进入有丝分裂过程，A正确；从图中可看出，细胞周期循环往复的过程中需不断地合成细胞周期蛋白，蛋白质的合成需要核糖体的参与，B正确；cdc2可以反复起作用，但是蛋白质需要不断地更新，所以细胞周期过程中需要重新合成，C错误；从G1期进入S期和从G2期进入M期，这2个转变过程都是由MPF的蛋白质复合体所触发的，受精卵分裂速度快于造血干细胞，所以受精卵分裂时MPF转化的速度明显快于造血干细胞，D正确。[例3](2020·江苏高考改编)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)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是____________________。(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过______________________________，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。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________________。(3)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、秋水仙素阻断法。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；后者可用秋水仙碱抑制________的形成，主要激活检验点________。答案：(1)染色体数不变，核DNA数加倍(2)染色体正确复制和平均分配①②检验点5(3)细胞无限增殖2纺锤体4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)检验点1、2和3分别分布在G1期结束处、S期和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)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；秋水仙碱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。[例4]细胞周期受到一系列分子的精确调控，调控异常会引起细胞增殖异常，从而导致肿瘤的发生。S蛋白与肿瘤的发生发展密切相关，为研究S蛋白对肿瘤细胞有丝分裂是否具有调控作用，实验人员做了以下探索：(1)获得能表达融合蛋白(GFP－H2B)的人宫颈癌(Hela)细胞：染色体(质)的主要成分是________和蛋白质，H2B是染色体中的一种蛋白；GFP是一种绿色荧光蛋白(利用荧光显微镜可以观察活细胞中GFP发出的荧光)。将含融合基因的________导入Hela细胞，使其能表达GFP－H2B，用于连续观察活细胞中________________，从而判断细胞所处的时期，进而得出分裂各时期持续的时间。(2)干扰癌细胞中S蛋白的表达：将Hela－GFP－H2B细胞接种在细胞培养板的2个孔中，实验组加入能与S基因mRNA互补配对的siRNA，对照组应加入__________________________________________________；24h后，检测S蛋白的含量，结果如图。实验结果表明：__________________________。(3)Hela细胞的同步化处理：将(2)中的两组细胞进行如下图所示的处理。阻断Ⅰ：培养在含有过量的TdR(DNA复制抑制剂)的培养液中，培养时间不短于(G2＋M＋G1)的时间总和，使细胞停留在S期和G1/S期交界处；解除：更换正常的新鲜培养液，培养的时间应控制在________________范围之间；阻断Ⅱ：处理与阻断Ⅰ相同。经过以上处理后，所有细胞都停留在细胞周期的某一时刻，请用“”在图d中标出，从而实现细胞周期的同步化。(4)活细胞成像，测定细胞分裂期的时间：对上述同步化处理的两组细胞放入正常培养液中培养7h，再用荧光显微镜对各组细胞的有丝分裂期进程进行图像采集，5min采集一次图像，部分结果如下：图中A细胞处于________期，D细胞发生的主要变化是______________________________。由图可知，________________________________________________。由此表明S蛋白的功能是______________________________________________________。(5)请你提出一个进一步研究的课题：____________________________________________。答案：(1)DNA表达载体染色体存在状态(2)碱基数目相同但不能与S蛋白mRNA互补配对的RNA(或无关的RNA)实验组中的S基因的表达干扰成功(3)大于S，小于(G2＋M＋G1)(4)前着丝粒分裂，姐妹染色单体分离从前期到中期持续时间实验组比对照组长对细胞周期有调控作用，能明显缩短前期到中期的时间(5)S蛋白调控细胞周期的机理(或利用S蛋白研究抗肿瘤的靶向药物或利用S蛋白对细胞周期的调控作用，抑制肿瘤生长的研究或探究S蛋白治疗癌症的途径)解析：(2)干扰癌细胞中S蛋白的表达：将Hela－GFP－H2B细胞接种在细胞培养板的2个孔中，实验组加入能与S基因mRNA互补配对的siRNA，对照组应加入碱基数目相同但不能与S蛋白mRNA互补配对的RNA，24h后，检测S蛋白的含量，实验结果表明，实验组没有S蛋白的电泳条带，对照组有S蛋白的电泳条带，说明实验组中的S基因的表达干扰成功。(3)Hela细胞的同步化处理：阻断Ⅰ：培养在含有过量的TdR(DNA复制抑制剂)的培养液中，培养时间不短于(G2＋M＋G1)的时间总和，使细胞停留在S期和G1/S期交界处；解除：培养时间大于S，保证S期的细胞进入分裂期，小于(G2＋M