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命题情境1.细胞周期的调控-|||-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。-|||-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。研究证明,细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细-|||-胞顺利通过检查点中发挥着重要作用。CDK可与细胞-|||-周期蛋白(cyclin)形成 /cycln 复合物,推动细胞跨-|||-越细胞周期各时期转换的检查点,且不同的 -|||-cyclin复合物在细胞周期不同时期的作用不同(如图)。-|||-/cycln D-|||-|cycln C- M G1-|||-G2 S-|||-/cycsin B-|||-/cycsin B-|||-/cycln A-|||-2.动物细胞周期同步化的三种方法-|||-根据细胞周期调控的原理,利用一定方法使细胞群-|||-体处于细胞周期的同一阶段,称为细胞周期同步化。以-|||-下是能够实现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运转,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-|||-化的目的。操作过程如下:-|||-假设一个细胞周期时长 =(G)_(1)+S+(G)_(2)+M=10+-|||-+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 _(2)+M+(G)_(1)=3.5+1.5+10=15(h),-|||-则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在 _(1)/s 期交-|||-界处。命题情境1.细胞周期的调控-|||-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。-|||-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。研究证明,细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细-|||-胞顺利通过检查点中发挥着重要作用。CDK可与细胞-|||-周期蛋白(cyclin)形成 /cycln 复合物,推动细胞跨-|||-越细胞周期各时期转换的检查点,且不同的 -|||-cyclin复合物在细胞周期不同时期的作用不同(如图)。-|||-/cycln D-|||-|cycln C- M G1-|||-G2 S-|||-/cycsin B-|||-/cycsin B-|||-/cycln A-|||-2.动物细胞周期同步化的三种方法-|||-根据细胞周期调控的原理,利用一定方法使细胞群-|||-体处于细胞周期的同一阶段,称为细胞周期同步化。以-|||-下是能够实现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运转,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-|||-化的目的。操作过程如下:-|||-假设一个细胞周期时长 =(G)_(1)+S+(G)_(2)+M=10+-|||-+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 _(2)+M+(G)_(1)=3.5+1.5+10=15(h),-|||-则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在 _(1)/s 期交-|||-界处。


题目解答

答案


解析

  1. 细胞周期调控的核心机制:细胞周期的推进依赖于CDK/cyclin复合物的激活,不同阶段的转换需要特定的复合物。例如,G1/S检查点由CDK/cyclinD驱动,而S期到G2期的转换依赖CDK/cyclinE。
  2. 细胞周期同步化方法:通过阻断DNA合成(如DNA合成阻断法)、抑制纺锤体形成(秋水仙素阻断法)或血清饥饿使细胞停滞在特定阶段。
  3. 细胞周期的时序性:细胞周期各阶段时长固定,通过计算不同阶段细胞的运行时间,可实现同步化操作。

(1) 细胞由静止状态进入细胞周期时首先合成的细胞周期蛋白

关键点:细胞从静止期(G0期)进入G1期时,需要重新激活细胞周期调控通路。cyclinD是最早合成的细胞周期蛋白,它与CDK结合后促进细胞通过G1/S检查点。

(2) 阻滞细胞在G1/S检查点的措施

核心思路:阻断CDK/cyclin复合物的形成或功能。

  • 降低CDK表达:减少复合物活性。
  • 抑制cyclinE活性:cyclinE是G1/S检查点的关键蛋白。
  • 限制脱氧核苷酸吸收:DNA复制原料不足会延缓S期进程。

(3) 胸苷双阻断法的时间计算

关键步骤:

  1. 第一次阻断:S期细胞被立即抑制,其他细胞继续运行。
  2. 第二次阻断时间:需保证所有细胞完成G2、M、G1期,重新进入S期前被阻断。
    • G2+M+G1总时长为 $3.5+1.5+10=15$ h。
    • 但S期需7 h,因此第二次阻断应在第一次阻断后 $7 \sim 15$ h之间进行。

(4) 实验结论推导

关键推论:S期细胞的细胞质中含有激活DNA复制的信号(如cyclinE),这些信号可通过细胞质传递给G1期细胞核,启动DNA复制。

(5) 检验染色体-纺锤体连接的蛋白

图示分析:G2/M检查点由CDK/cyclinB控制,而纺锤体检验点对应M期的CDK/cyclinC复合物。该检验点确保染色体正确排列,避免不均等分配。

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