热考微专题6细胞周期的调控与细胞周期的同步化

热考微专题6细胞周期的调控与细胞周期的同步化真题示例例1(2025·浙江1月卷)某哺乳动物的体细胞核DNA含量为2C，对其体外培养细胞的核DNA含量进行检测，结果如图所示，其中甲、乙、丙表示不同核DNA含量的细胞及其占细胞总数的百分比。下列叙述错误的是()A．甲中细胞具有核膜和核仁B．乙中细胞进行核DNA复制C．丙中部分细胞的染色体着丝粒排列在细胞中央的平面上D．若培养液中加入秋水仙素，丙占细胞总数的百分比会减小例2(江苏卷节选)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)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，从而决定胞质是否分裂的检验点是________。(2)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。题后拓展1．细胞周期调控的主要机制(1)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期)两个阶段，分裂间期又可分为G1期、S期、G2期。(2)细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制，主要是确保细胞周期各时期的事件有序、全部完成并与外界环境因素相联系。在典型的细胞周期中，控制系统是通过细胞周期的关卡来进行调节的(如图)。控制系统至少有3个关卡：G1关卡(靠近G1末期)、G2关卡(在G2期结束点)、中期关卡(在中期末)。在每一个关卡，由细胞所处的状态和环境决定细胞能否通过此关卡，进入下一阶段。G1关卡(G1/S期检验点)该关卡主要检验分裂后的细胞是否足够大，G1期合成的蛋白质和糖是否充足，是否有生长因子调控，DNA是否损伤，能否启动DNA的复制。如果DNA有损伤，那么G1/S期检验点就能防止DNA损伤的细胞进入S期G2关卡(G2/M期检验点)该关卡是决定细胞一分为二的控制点，主要检测DNA是否损伤，细胞中合成的物质是否够多，细胞的体积是不是足够大，如果细胞不够大则无法进行有丝分裂。G2/M期检验点的作用是使细胞有充足的时间将损伤的DNA修复中期关卡(中期/后期检验点)该关卡是对纺锤体组装的检验，检查纺锤体是否正确组装，纺锤丝动粒微管是否正确连接在染色体的着丝粒上。如果没有正确组装，就要延长M期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，会阻断间期中S期的DNA复制过程，使处于S期的细胞停滞在S期；处于S期之外的细胞不受影响而继续进行细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的G1/S期交界处，以实现细胞周期同步化的目的。假设一个细胞周期时长为G1＋S＋G2＋M＝10＋7＋3.5＋1.5＝22(h)。操作过程如下：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(7h)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7～15h。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。(2)营养限制法营养限制法是指在细胞全营养培养液中降低或剥夺某种营养物质，从而使细胞分裂暂停在某一时期(如G1期)的细胞同步化方法。其中常用的方法有血清饥饿法和氨基酸饥饿法。①血清饥饿法：通过将培养液中血清浓度降低到一定限度(0.5%～1%)，使细胞仅能存活而不能分裂，进而获得大量处于G0期或G1期的细胞。G0期细胞也称静止期细胞，通常由G1期细胞转化而来，G0期细胞暂停分裂，受到某些刺激时会重新开始分裂。获得的细胞中处于G0期细胞与处于G1期细胞的比例与血清饥饿的时间相关。②氨基酸饥饿法：通过剥夺全营养培养液中的异亮氨酸或精氨酸可将细胞阻断在G0期或G1期。可见，营养限制法的原理是G1期细胞主要进行DNA所需蛋白质的合成和核糖体的增生，由于培养液缺乏营养物质，使细胞合成有关物质如RNA和蛋白质(DNA聚合酶等)受阻，而停滞于G1期以及转化为G0期，无法进入S期。营养限制法的优点是不影响细胞的生理生化过程，一旦营养充足，细胞就会继续正常分裂。(3)中期阻断法纺锤体由纺锤丝——微管蛋白组装而成，是细胞分裂过程中染色体平均分配到两极的必要结构。构成纺锤体的纺锤丝分为星体纺锤丝、着丝粒纺锤丝和极体纺锤丝三种，后期时，着丝粒纺锤丝微管解聚缩短，在动粒处产生的拉力使染色体移向两极；极体纺锤丝的微管伸长和相互间的滑行向两极方向移动，使细胞两极之间的距离加大。动粒是与着丝粒相联系的蛋白质结构，是纺锤体微管与染色体相接触的结构，位于着丝粒外侧表面位置上，如图所示。细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制，当细胞周期中某一节点出现“异常事件”时，调节机制就被激活，排除“故障”或使细胞周期中断。如纺锤体组装检验点(SAC)能够检查纺锤体是否正确组装，纺锤丝是否正确连接在染色体的着丝粒两侧的动粒上，当着丝粒两侧的动粒都与纺锤丝连接并排列在赤道板上时，SAC蛋白会很快失活并脱离动粒，当所有的SAC蛋白都脱离后，细胞进入中期，然后APC(后期促进复合物)被激活，细胞才能由分裂中期进入后期。秋水仙素能与微管特异性结合，形成的复合物不仅不能使微管继续聚合形成纺锤体，而且还会使已经组装的微管蛋白解聚；所以用适宜浓度的秋水仙素在适宜的时间作用于动物细胞和植物细胞，纺锤体会迅速消失。可见，用秋水仙素处理后，细胞不能正常形成纺锤丝，细胞则无法进入后期，将滞留在中期。这里的细胞停滞在中期是从分裂时期的角度来说的，中期也是染色体螺旋化程度最高的时期。由于失去了纺锤丝的牵引，此时的染色体很难整齐排列