資源簡介

高考生物歸課本之新教材的查缺補漏-04 細胞自噬與細胞周期同步化
專題4 細胞自噬與細胞周期同步化
1、概念
在一定條件下，細胞會將受損或功能退化的細胞結構等，通過溶酶體降解后進行物質的再利用，這就是細胞自噬。
2、自噬方式
細胞自噬主要有三種形式：微自噬、巨自噬和分子伴侶介導的自噬。
（1）微自噬（甲）：指溶酶體或者液泡內膜直接內陷底物包裹并降解的過程。（多在種子成熟時儲藏蛋白的沉積或萌發時儲存蛋白的降解中起作用）
（2）巨自噬（乙）：在巨自噬中由內質網來源的膜性結構通過擴展包裹待降解物形成自噬小體，然后與溶酶體融合并降解其內容物。是最主要的自噬形式。（營養缺乏條件下培養的細胞、植物的免疫反應、葉片衰老及環境脅迫應答）。 （3）分子伴侶介導自噬(丙）：在分子伴侶介導自噬中，胞質內蛋白需與分子伴侶結合，然后轉運到溶酶體腔中被溶酶體酶消化。（在動物細胞衰老反應過程中，往往發生分子伴侶介導的自噬過程，保存必須的組成細胞結構的蛋白和其他材料）。
3、細胞自噬調控機制（營養匱乏時）
①當營養充足時，生長因子活化PI3K/AKT信號途徑及其下游的效應分子，蛋白激酶mTor，促進營養物質的吸收、大分子的合成、ATP的產生等，同時抑制細胞自噬（圖1）。②當生長因子缺乏時，PI3K/AKT信號途徑失活，細胞停止營養物質的吸收，以及ATP的產生；同時效應分子mTor也失活，解除了對細胞自噬作用的抑制，細胞通過自噬來產生ATP。AKT的失活也能引發細胞凋亡（圖2）。
4、意義
自噬具有多種生理功能，包括耐受饑餓，清除細胞內折疊異常的蛋白質以及受損或多余的細胞器，促進發育和分化，延長壽命，清除入侵微生物等。細胞在正常生長條件下能進行較低水平的自噬，以維持細胞內的穩態。在遭受各種細胞外或細胞內刺激(如缺氧，缺營養，接觸某些化學物質，某些微生物入侵細胞，細胞器損傷，細胞內異常蛋白過量累積等)時細胞可通過細胞自噬維持基本的生命活動。
1．真核細胞的自噬主要有三種形式：微自噬（溶酶體膜或液泡膜直接內陷包裹底物并降解的過程）、巨自噬和分子伴侶介導的自噬。如圖表示某種巨自噬的過程，其中自噬小體來自內質網，溶酶體來自高爾基體。下列相關敘述錯誤的是（ ）
A．細胞進行微自噬時，離不開生物膜的流動性
B．細胞進行圖示巨自噬的產物中有合成蛋白質的原料
C．自噬溶酶體內可以發生不同生物膜的降解過程
D．有些離開高爾基體的小囊泡可合成多種水解酶
2．蛋白質是生命活動的主要承擔者。只有當具有一級結構的多肽鏈折疊形成正確的三維空間結構才能具有正常的生物學功能。若這種折疊過程在體內發生故障，形成錯誤的空間結構并在細胞內堆積，就會影響細胞的正常功能。如圖為某動物細胞對蛋白質的精密調控過程。已知泛素是分布于大部分真核細胞中的多肽，吞噬泡是一種囊泡。下列相關敘述錯誤的是（ ）
A．該過程中吞噬泡與溶酶體的融合體現了生物膜的流動性
B．泛素對錯誤折疊的蛋白質起標記作用，促使其與自噬受體結合
C．動物細胞中能形成囊泡的結構有高爾基體、內質網、核糖體等
D．溶酶體中含有多種水解酶可將錯誤折疊的蛋白質降解
3．2016年，日本科學家大隅良典因為“細胞自噬機制方面的發現”而獲得諾貝爾獎。細胞自噬是真核細胞中，將自身衰老的細胞器及錯誤折疊蛋白質等物質通過溶酶體降解的過程，如下圖所示。關于細胞自噬推斷正確的是（ ）
A．自噬體的形成與內質網、高爾基體等細胞器有關
B．當細胞營養物質缺乏時，細胞自噬作用會減弱
C．細胞自噬產生的最終產物都將被細胞排出細胞外
D．細胞自噬不利于維持細胞內的穩態
在一般培養條件下，群體中的細胞處于不同的細胞周期時相之中。為了研究某一時相細胞的代謝、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相，這就是細胞同步化技術。 （1）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，最終可將細胞群體阻斷在G1/S期交界處； （2）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。 （3）有絲分裂搖落法 （4）血清饑餓法
1.DNA合成阻斷法
DNA合成抑制劑顧名思義就是DNA合成的抑制劑，可以不影響其他時期細胞的運轉，種類也有許多種，如5-氟脫氧尿嘧啶、羥基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高濃度AdR、GdR和TdR等。試題中出現最多的就是TdR，因為它對細胞的毒性相對要小，如3H標記胸腺嘧啶核苷（3H－TdR）和5－溴尿嘧啶（5－BrdU）。DNA合成雙阻斷法的原理利用TdR可以抑制DNA合成，而不影響其他時期細胞的運轉，最終可將細胞群阻斷在S期或G/S交界處，使細胞同步化。
DNA合成雙阻斷法的過程： 第一次：在細胞處于對數生長期的培養基中加入過量TdR，S期細胞被抑制，其它細胞繼續運轉，最后停在G1/S交界處。S期細胞如何進入到G1/S交界處需要進行第二次。 第二次：移去TdR，洗滌細胞并加入新鮮培養液、細胞又開始分裂，當釋放時間大于S時，所有細胞均脫離S期，再次加入過量TdR，細胞繼續運轉至G1/S交界處，被過量TdR抑制而停止。
2.中期阻斷法
中期阻斷法是利用破壞微管的藥物將細胞阻斷在中期從而得到同一時期細胞的方法，常用的藥物有秋水仙素等。秋水仙素通過抑制微管的聚合，進而抑制有絲分裂裝置的形成，將細胞阻斷于有絲分裂中期然后再釋放使細胞達到同步化。 優點：中期阻斷法非平衡生長問題不明顯 缺點：但可逆性比較差，當阻斷時間過長時，許多細胞產生異常分裂。過去研究中也發現，同步后的細胞的生長能力明顯不如撤去阻斷劑后得到的S期細胞旺盛。秋水仙胺、No-codazole也是目前常用的中期阻斷劑。3.有絲分裂搖落法
有絲分裂搖落法, 使單層培養的細胞處于對數增殖期，此時分裂活躍。處于
有絲分裂期的細胞變圓隆起，與培養皿的附著性低，此時輕輕振蕩，M期細胞脫離器壁，懸浮于培養液中，收集培養液，再加入新鮮培養液，依法繼續收集，則可獲得一定數量的中期細胞。
優點是：操作簡單，同步化程度高，細胞不受藥物傷害
缺點是：獲得的細胞數量較少（分裂細胞約占1%～2%），只能在貼壁細胞中應用。
4．使用DNA合成抑制劑可使細胞周期同步化，若G1、S、G2、M期依次為10h，7h，3h，1h，其中G1期、S期、G2期屬于分裂間期，DNA的復制發生在S期，M期為分裂期，第一次使用DNA合成抑制劑，S期細胞立刻被抑制，其余細胞最終停留在G1/S交界處；洗去DNA合成抑制劑可恢復正常的細胞周期，若要使所有細胞均停留在G1/S交界處，還需第二次使用DNA合成抑制劑。下列說法正確的是（ ）
A．若檢測處于各時期的細胞數量，則處于M期的細胞數量最多
B．若加入足量的DNA合成抑制劑，則至少培養21h，細胞才能都被抑制在S期
C．若檢測某M期細胞中的核DNA含量，則其與G2期細胞中核DNA含量不同
D．第二次使用DNA合成抑制劑的時間可以在洗去DNA合成抑制劑之后的7h~14h
5．細胞周期同步化是指利用一定方法使細胞群體處于同一細胞周期同一階段的過程。如圖是動物細胞周期同步化的方法之一，G1、S、G2、M期依次分別為10 h、7 h、3.5 h、1.5 h。使用DNA合成抑制劑選擇性阻斷S期，去除抑制劑后S期可繼續進行，從而實現細胞周期同步化。下列敘述錯誤的是（　　）
A．阻斷Ⅰ所用試劑屬于可逆性抑制DNA復制的試劑
B．第1次阻斷處理至少15小時后，所有細胞都停留在S時期或G1期與S期的交界點
C．阻斷Ⅱ的處理與阻斷Ⅰ相同，經過處理后，所有細胞實現細胞周期的同步化
D．可根據染色體形態和數目來判斷所有細胞是否實現細胞周期同步化
6．細胞周期可分為分裂間期和分裂期（M期），根據DNA合成情況，分裂間期又分為G1期、S期和G2期。只有當相應的過程正常完成，細胞周期才能進下入一個階段運行。研究證明，細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）在細胞順利通過檢查點中發揮著重要作用。CDK可與細胞周期蛋白（Cyclin）形成CDK//Cyclin復合物，推動細胞跨越細胞周期各時期轉換的檢查點，且不同的CDK//Cyclin復合物在細胞周期不同時期的作用不同（如圖）。下列有關敘述錯誤的是（ ）
A．細胞由靜止狀態進入細胞周期時首先合成的細胞周期蛋白是CDK/CyclinD
B．檢驗染色體是否都與紡錘體相連的細胞周期蛋白是CDK/CyclinC
C．與G1期相比，G2期的DNA數與染色體組數均加倍
D．胸苷（TdR）雙阻斷法可使細胞周期同步化，若G1、S、G2、M期依次為10h、7h、3h、1h，第一次阻斷時，用TdR處理的時間應不小于14h
7．線粒體呈線狀或粒狀，是高度動態的細胞器。我國學者發現，缺氧/復氧會導致一種特殊的環狀線粒體出現，但不清楚其功能。進一步研究發現，血清饑餓脅迫條件下，線粒體會轉化形成膨脹和環狀兩種狀態，膨脹線粒體通過自噬體一溶酶體途徑被選擇性降解；環狀線粒體能抵抗自噬體一溶酶體途徑，化學藥物處理后，雖然不能供能但仍能抵抗自噬，轉至適宜條件下能恢復常態。下列推測錯誤的是（ ）
A．圖示自噬體包含4層生物膜，將與溶酶體融合成自噬體一溶酶體
B．饑餓條件下，線粒體自噬可提供維持生存所需要的物質和能量
C．線粒體形態、結構的改變可能有利于維持細胞的穩態
D．環狀線粒體可在適宜條件下恢復常態，且化學藥物不影響其功能
8．在細胞生長和細胞分裂的活躍期，線粒體通過中間分裂產生兩個生理狀態相似的子線粒體（如圖1）。當線粒體出現損傷（如Ca2+和活性氧自由基ROS增加）時，會出現外周分裂（如圖2），產生的較小的子線粒體不包含mtDNA，最終被線粒體通過自噬作用降解，而較大的子線粒體得以保全。下列說法錯誤的是（ ）
A．中間分裂產生的子線粒體中含有mtDNA的數量大致相同
B．通過藥物抑制DRP1的活性，線粒體中間分裂和外周分裂均會受到抑制
C．當機體代謝旺盛時，心肌細胞中的線粒體會加快外周分裂滿足能量需求
D．逆境脅迫下，線粒體可通過外周分裂消除ROS和Ca2+對細胞的損傷
9．細胞自噬過程中，內質網產生膜泡包圍細胞內容物，形成自噬體。之后，自噬體與溶酶體或液泡融合，自噬體內物質被水解，以實現細胞內物質的循環。科學家觀察野生型酵母菌與液泡水解酶缺陷型酵母菌在饑餓狀態下的區別，得到下圖所示結果。下列相關推測錯誤的是（ ）
A．自噬體膜與溶酶體膜或液泡膜可以發生轉化
B．通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能量
C．饑餓狀態下，液泡水解酶缺陷型酵母菌比野生型酵母菌的存活時間更長
D．自噬體和液泡準確地定位、移動等過程與細胞骨架有關
10．已知細胞周期可分為分裂間期和分裂期（M期），根據DNA合成情況，分裂間期又分為G1期、S期和G2期。流式細胞儀可根據細胞中DNA的含量對不同時期細胞分別計數。為實現細胞周期的同步化，科研人員用一定濃度秋水仙堿處理人乳腺癌細胞，24h后用流式細胞儀檢測，實驗結果如下圖1所示，請回答：
檢驗點類型 功能
檢驗點1 檢測DNA的完整性，當檢測到DNA結構異常，迅速啟動修復系統
檢驗點2 檢測細胞內存在的DNA損傷并阻斷DNA復制的繼續進行
檢驗點3 DNA復制結束后檢測DNA是否正確，阻止帶有DNA損傷的細胞進入分裂期
檢驗點4 檢測染色體的著絲點有沒有正確連接到紡錘體上
檢驗點5 檢驗分離的染色體是否正確到達細胞兩極，從而決定胞質是否分裂
(1)培養乳腺癌細胞的培養液中添加青霉素的目的是_____，可用_____酶處理使乳腺癌細胞分散成單個細胞。
(2)對照組中A峰的細胞處于間期中的_____期，C峰的細胞染色體數目是_____。
(3)為保證細胞周期的正常運轉，細胞自身存在一系列檢驗點，只有當相應的過程正常完成，細胞周期才能進入下一個階段運行。部分檢驗點及功能如表1，表中檢驗點在分裂間期發揮作用的有_____，與對照組相比，秋水仙堿作用24h后處于C峰的細胞比例明顯增加，原理是秋水仙堿抑制了_____，激活檢驗點_____，使細胞停滯于中期。
(4)血清饑餓法也能實現細胞周期的同步化。已知正常培養乳腺癌細胞的血清濃度為10%，科研人員研究了不同濃度的血清處理不同時間后各時期細胞分布情況，結果如下表：
時間 血清濃度 G1（%） S（%） G2/M（%）
12h 10% 40．23 23．08 35．37
5% 45．85 34．45 18．99
1% 50．75 16．60 31．78
24h 10% 44．86 24．16 29．92
5% 67．44 12．07 20．08
1% 85．96 2．46 10．65
36h 10% 43．58 24．83 30．59
5% 51．89 14．21 32．71
1% 凋亡
根據表格中的數據可知血清饑餓法可以將細胞周期同步化于_____期，為達到最大程度同步化的目的應選擇的培養條件是_____。
11．免疫熒光染色法是使特定蛋白質帶上熒光素標記的示蹤技術。圖1是用該技術處理的正常小鼠（2N=40）一個初級精母細胞的染色體圖像，圖2是該小鼠減數分裂過程中物質相對含量的變化示意圖。據圖回答問題：
(1)觀察哺乳動物配子形成過程中染色體變化更宜選用雄性小鼠的________（器官），不選用雌性小鼠的原因是________。
(2)圖1中共有________條染色體，該時段通過________發生基因重組。與常染色體相比，小鼠細胞中X、Y染色體形成的聯會復合體形態不同，主要原因是________。
(3)若圖2縱坐標表示細胞中DNA含量的相對值，則處于cd段的細胞中上_______（選填“有“或“無”）同源染色體；若圖2縱坐標表示染色體和核DNA的比值，則圖1所示細胞可能處于圖2中_______段。
(4)細胞周期同步化是使體外培養的細胞都處于相同分裂階段的技術，胸腺嘧啶脫氧核苷（TdR）雙阻斷法是其常用方法，原理是高濃度TdR可抑制DNA復制，使處于S期的細胞受到抑制，處于其他時期的細胞不受影響，洗去TdR后S期的細胞又可繼續分裂。圖3是細胞周期的示意圖。圖4是TdR雙阻斷法誘導小鼠細胞周期同步化的操作流程。
①S期DNA復制所需酶是________，需要的原料是_____
②T1的時長至少為________，T2的時長至少為________（用圖3中字母和數學符號表示）
③步驟三的目的是使處理后的所有細胞都停留在________期的交界處。高考生物回歸課本之新教材的查缺補漏-04 細胞自噬與細胞周期同步化
專題4 細胞自噬與細胞周期同步化
1、概念
在一定條件下，細胞會將受損或功能退化的細胞結構等，通過溶酶體降解后進行物質的再利用，這就是細胞自噬。
2、自噬方式
細胞自噬主要有三種形式：微自噬、巨自噬和分子伴侶介導的自噬。
（1）微自噬（甲）：指溶酶體或者液泡內膜直接內陷底物包裹并降解的過程。（多在種子成熟時儲藏蛋白的沉積或萌發時儲存蛋白的降解中起作用）
（2）巨自噬（乙）：在巨自噬中由內質網來源的膜性結構通過擴展包裹待降解物形成自噬小體，然后與溶酶體融合并降解其內容物。是最主要的自噬形式。（營養缺乏條件下培養的細胞、植物的免疫反應、葉片衰老及環境脅迫應答）。 （3）分子伴侶介導自噬(丙）：在分子伴侶介導自噬中，胞質內蛋白需與分子伴侶結合，然后轉運到溶酶體腔中被溶酶體酶消化。（在動物細胞衰老反應過程中，往往發生分子伴侶介導的自噬過程，保存必須的組成細胞結構的蛋白和其他材料）。
3、細胞自噬調控機制（營養匱乏時）
①當營養充足時，生長因子活化PI3K/AKT信號途徑及其下游的效應分子，蛋白激酶mTor，促進營養物質的吸收、大分子的合成、ATP的產生等，同時抑制細胞自噬（圖1）。②當生長因子缺乏時，PI3K/AKT信號途徑失活，細胞停止營養物質的吸收，以及ATP的產生；同時效應分子mTor也失活，解除了對細胞自噬作用的抑制，細胞通過自噬來產生ATP。AKT的失活也能引發細胞凋亡（圖2）。
4、意義
自噬具有多種生理功能，包括耐受饑餓，清除細胞內折疊異常的蛋白質以及受損或多余的細胞器，促進發育和分化，延長壽命，清除入侵微生物等。細胞在正常生長條件下能進行較低水平的自噬，以維持細胞內的穩態。在遭受各種細胞外或細胞內刺激(如缺氧，缺營養，接觸某些化學物質，某些微生物入侵細胞，細胞器損傷，細胞內異常蛋白過量累積等)時細胞可通過細胞自噬維持基本的生命活動。
1．真核細胞的自噬主要有三種形式：微自噬（溶酶體膜或液泡膜直接內陷包裹底物并降解的過程）、巨自噬和分子伴侶介導的自噬。如圖表示某種巨自噬的過程，其中自噬小體來自內質網，溶酶體來自高爾基體。下列相關敘述錯誤的是（ ）
A．細胞進行微自噬時，離不開生物膜的流動性
B．細胞進行圖示巨自噬的產物中有合成蛋白質的原料
C．自噬溶酶體內可以發生不同生物膜的降解過程
D．有些離開高爾基體的小囊泡可合成多種水解酶
2．蛋白質是生命活動的主要承擔者。只有當具有一級結構的多肽鏈折疊形成正確的三維空間結構才能具有正常的生物學功能。若這種折疊過程在體內發生故障，形成錯誤的空間結構并在細胞內堆積，就會影響細胞的正常功能。如圖為某動物細胞對蛋白質的精密調控過程。已知泛素是分布于大部分真核細胞中的多肽，吞噬泡是一種囊泡。下列相關敘述錯誤的是（ ）
A．該過程中吞噬泡與溶酶體的融合體現了生物膜的流動性
B．泛素對錯誤折疊的蛋白質起標記作用，促使其與自噬受體結合
C．動物細胞中能形成囊泡的結構有高爾基體、內質網、核糖體等
D．溶酶體中含有多種水解酶可將錯誤折疊的蛋白質降解
3．2016年，日本科學家大隅良典因為“細胞自噬機制方面的發現”而獲得諾貝爾獎。細胞自噬是真核細胞中，將自身衰老的細胞器及錯誤折疊蛋白質等物質通過溶酶體降解的過程，如下圖所示。關于細胞自噬推斷正確的是（ ）
A．自噬體的形成與內質網、高爾基體等細胞器有關
B．當細胞營養物質缺乏時，細胞自噬作用會減弱
C．細胞自噬產生的最終產物都將被細胞排出細胞外
D．細胞自噬不利于維持細胞內的穩態
在一般培養條件下，群體中的細胞處于不同的細胞周期時相之中。為了研究某一時相細胞的代謝、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相，這就是細胞同步化技術。 （1）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，最終可將細胞群體阻斷在G1/S期交界處； （2）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。 （3）有絲分裂搖落法 （4）血清饑餓法
1.DNA合成阻斷法
DNA合成抑制劑顧名思義就是DNA合成的抑制劑，可以不影響其他時期細胞的運轉，種類也有許多種，如5-氟脫氧尿嘧啶、羥基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高濃度AdR、GdR和TdR等。試題中出現最多的就是TdR，因為它對細胞的毒性相對要小，如3H標記胸腺嘧啶核苷（3H－TdR）和5－溴尿嘧啶（5－BrdU）。DNA合成雙阻斷法的原理利用TdR可以抑制DNA合成，而不影響其他時期細胞的運轉，最終可將細胞群阻斷在S期或G/S交界處，使細胞同步化。
DNA合成雙阻斷法的過程： 第一次：在細胞處于對數生長期的培養基中加入過量TdR，S期細胞被抑制，其它細胞繼續運轉，最后停在G1/S交界處。S期細胞如何進入到G1/S交界處需要進行第二次。 第二次：移去TdR，洗滌細胞并加入新鮮培養液、細胞又開始分裂，當釋放時間大于S時，所有細胞均脫離S期，再次加入過量TdR，細胞繼續運轉至G1/S交界處，被過量TdR抑制而停止。
2.中期阻斷法
中期阻斷法是利用破壞微管的藥物將細胞阻斷在中期從而得到同一時期細胞的方法，常用的藥物有秋水仙素等。秋水仙素通過抑制微管的聚合，進而抑制有絲分裂裝置的形成，將細胞阻斷于有絲分裂中期然后再釋放使細胞達到同步化。 優點：中期阻斷法非平衡生長問題不明顯 缺點：但可逆性比較差，當阻斷時間過長時，許多細胞產生異常分裂。過去研究中也發現，同步后的細胞的生長能力明顯不如撤去阻斷劑后得到的S期細胞旺盛。秋水仙胺、No-codazole也是目前常用的中期阻斷劑。3.有絲分裂搖落法
有絲分裂搖落法, 使單層培養的細胞處于對數增殖期，此時分裂活躍。處于
有絲分裂期的細胞變圓隆起，與培養皿的附著性低，此時輕輕振蕩，M期細胞脫離器壁，懸浮于培養液中，收集培養液，再加入新鮮培養液，依法繼續收集，則可獲得一定數量的中期細胞。
優點是：操作簡單，同步化程度高，細胞不受藥物傷害
缺點是：獲得的細胞數量較少（分裂細胞約占1%～2%），只能在貼壁細胞中應用。
4．使用DNA合成抑制劑可使細胞周期同步化，若G1、S、G2、M期依次為10h，7h，3h，1h，其中G1期、S期、G2期屬于分裂間期，DNA的復制發生在S期，M期為分裂期，第一次使用DNA合成抑制劑，S期細胞立刻被抑制，其余細胞最終停留在G1/S交界處；洗去DNA合成抑制劑可恢復正常的細胞周期，若要使所有細胞均停留在G1/S交界處，還需第二次使用DNA合成抑制劑。下列說法正確的是（ ）
A．若檢測處于各時期的細胞數量，則處于M期的細胞數量最多
B．若加入足量的DNA合成抑制劑，則至少培養21h，細胞才能都被抑制在S期
C．若檢測某M期細胞中的核DNA含量，則其與G2期細胞中核DNA含量不同
D．第二次使用DNA合成抑制劑的時間可以在洗去DNA合成抑制劑之后的7h~14h
5．細胞周期同步化是指利用一定方法使細胞群體處于同一細胞周期同一階段的過程。如圖是動物細胞周期同步化的方法之一，G1、S、G2、M期依次分別為10 h、7 h、3.5 h、1.5 h。使用DNA合成抑制劑選擇性阻斷S期，去除抑制劑后S期可繼續進行，從而實現細胞周期同步化。下列敘述錯誤的是（　　）
A．阻斷Ⅰ所用試劑屬于可逆性抑制DNA復制的試劑
B．第1次阻斷處理至少15小時后，所有細胞都停留在S時期或G1期與S期的交界點
C．阻斷Ⅱ的處理與阻斷Ⅰ相同，經過處理后，所有細胞實現細胞周期的同步化
D．可根據染色體形態和數目來判斷所有細胞是否實現細胞周期同步化
6．細胞周期可分為分裂間期和分裂期（M期），根據DNA合成情況，分裂間期又分為G1期、S期和G2期。只有當相應的過程正常完成，細胞周期才能進下入一個階段運行。研究證明，細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）在細胞順利通過檢查點中發揮著重要作用。CDK可與細胞周期蛋白（Cyclin）形成CDK//Cyclin復合物，推動細胞跨越細胞周期各時期轉換的檢查點，且不同的CDK//Cyclin復合物在細胞周期不同時期的作用不同（如圖）。下列有關敘述錯誤的是（ ）
A．細胞由靜止狀態進入細胞周期時首先合成的細胞周期蛋白是CDK/CyclinD
B．檢驗染色體是否都與紡錘體相連的細胞周期蛋白是CDK/CyclinC
C．與G1期相比，G2期的DNA數與染色體組數均加倍
D．胸苷（TdR）雙阻斷法可使細胞周期同步化，若G1、S、G2、M期依次為10h、7h、3h、1h，第一次阻斷時，用TdR處理的時間應不小于14h
7．線粒體呈線狀或粒狀，是高度動態的細胞器。我國學者發現，缺氧/復氧會導致一種特殊的環狀線粒體出現，但不清楚其功能。進一步研究發現，血清饑餓脅迫條件下，線粒體會轉化形成膨脹和環狀兩種狀態，膨脹線粒體通過自噬體一溶酶體途徑被選擇性降解；環狀線粒體能抵抗自噬體一溶酶體途徑，化學藥物處理后，雖然不能供能但仍能抵抗自噬，轉至適宜條件下能恢復常態。下列推測錯誤的是（ ）
A．圖示自噬體包含4層生物膜，將與溶酶體融合成自噬體一溶酶體
B．饑餓條件下，線粒體自噬可提供維持生存所需要的物質和能量
C．線粒體形態、結構的改變可能有利于維持細胞的穩態
D．環狀線粒體可在適宜條件下恢復常態，且化學藥物不影響其功能
8．在細胞生長和細胞分裂的活躍期，線粒體通過中間分裂產生兩個生理狀態相似的子線粒體（如圖1）。當線粒體出現損傷（如Ca2+和活性氧自由基ROS增加）時，會出現外周分裂（如圖2），產生的較小的子線粒體不包含mtDNA，最終被線粒體通過自噬作用降解，而較大的子線粒體得以保全。下列說法錯誤的是（ ）
A．中間分裂產生的子線粒體中含有mtDNA的數量大致相同
B．通過藥物抑制DRP1的活性，線粒體中間分裂和外周分裂均會受到抑制
C．當機體代謝旺盛時，心肌細胞中的線粒體會加快外周分裂滿足能量需求
D．逆境脅迫下，線粒體可通過外周分裂消除ROS和Ca2+對細胞的損傷
9．細胞自噬過程中，內質網產生膜泡包圍細胞內容物，形成自噬體。之后，自噬體與溶酶體或液泡融合，自噬體內物質被水解，以實現細胞內物質的循環。科學家觀察野生型酵母菌與液泡水解酶缺陷型酵母菌在饑餓狀態下的區別，得到下圖所示結果。下列相關推測錯誤的是（ ）
A．自噬體膜與溶酶體膜或液泡膜可以發生轉化
B．通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能量
C．饑餓狀態下，液泡水解酶缺陷型酵母菌比野生型酵母菌的存活時間更長
D．自噬體和液泡準確地定位、移動等過程與細胞骨架有關
10．已知細胞周期可分為分裂間期和分裂期（M期），根據DNA合成情況，分裂間期又分為G1期、S期和G2期。流式細胞儀可根據細胞中DNA的含量對不同時期細胞分別計數。為實現細胞周期的同步化，科研人員用一定濃度秋水仙堿處理人乳腺癌細胞，24h后用流式細胞儀檢測，實驗結果如下圖1所示，請回答：
檢驗點類型 功能
檢驗點1 檢測DNA的完整性，當檢測到DNA結構異常，迅速啟動修復系統
檢驗點2 檢測細胞內存在的DNA損傷并阻斷DNA復制的繼續進行
檢驗點3 DNA復制結束后檢測DNA是否正確，阻止帶有DNA損傷的細胞進入分裂期
檢驗點4 檢測染色體的著絲點有沒有正確連接到紡錘體上
檢驗點5 檢驗分離的染色體是否正確到達細胞兩極，從而決定胞質是否分裂
(1)培養乳腺癌細胞的培養液中添加青霉素的目的是_____，可用_____酶處理使乳腺癌細胞分散成單個細胞。
(2)對照組中A峰的細胞處于間期中的_____期，C峰的細胞染色體數目是_____。
(3)為保證細胞周期的正常運轉，細胞自身存在一系列檢驗點，只有當相應的過程正常完成，細胞周期才能進入下一個階段運行。部分檢驗點及功能如表1，表中檢驗點在分裂間期發揮作用的有_____，與對照組相比，秋水仙堿作用24h后處于C峰的細胞比例明顯增加，原理是秋水仙堿抑制了_____，激活檢驗點_____，使細胞停滯于中期。
(4)血清饑餓法也能實現細胞周期的同步化。已知正常培養乳腺癌細胞的血清濃度為10%，科研人員研究了不同濃度的血清處理不同時間后各時期細胞分布情況，結果如下表：
時間 血清濃度 G1（%） S（%） G2/M（%）
12h 10% 40．23 23．08 35．37
5% 45．85 34．45 18．99
1% 50．75 16．60 31．78
24h 10% 44．86 24．16 29．92
5% 67．44 12．07 20．08
1% 85．96 2．46 10．65
36h 10% 43．58 24．83 30．59
5% 51．89 14．21 32．71
1% 凋亡
根據表格中的數據可知血清饑餓法可以將細胞周期同步化于_____期，為達到最大程度同步化的目的應選擇的培養條件是_____。
11．免疫熒光染色法是使特定蛋白質帶上熒光素標記的示蹤技術。圖1是用該技術處理的正常小鼠（2N=40）一個初級精母細胞的染色體圖像，圖2是該小鼠減數分裂過程中物質相對含量的變化示意圖。據圖回答問題：
(1)觀察哺乳動物配子形成過程中染色體變化更宜選用雄性小鼠的________（器官），不選用雌性小鼠的原因是________。
(2)圖1中共有________條染色體，該時段通過________發生基因重組。與常染色體相比，小鼠細胞中X、Y染色體形成的聯會復合體形態不同，主要原因是________。
(3)若圖2縱坐標表示細胞中DNA含量的相對值，則處于cd段的細胞中上_______（選填“有“或“無”）同源染色體；若圖2縱坐標表示染色體和核DNA的比值，則圖1所示細胞可能處于圖2中_______段。
(4)細胞周期同步化是使體外培養的細胞都處于相同分裂階段的技術，胸腺嘧啶脫氧核苷（TdR）雙阻斷法是其常用方法，原理是高濃度TdR可抑制DNA復制，使處于S期的細胞受到抑制，處于其他時期的細胞不受影響，洗去TdR后S期的細胞又可繼續分裂。圖3是細胞周期的示意圖。圖4是TdR雙阻斷法誘導小鼠細胞周期同步化的操作流程。
①S期DNA復制所需酶是________，需要的原料是_____
②T1的時長至少為________，T2的時長至少為________（用圖3中字母和數學符號表示）
③步驟三的目的是使處理后的所有細胞都停留在________期的交界處。
參考答案：
1．D
【分析】溶酶體中含有多種水解酶（水解酶的本質是蛋白質），能夠分解很多物質以及衰老、損傷的細胞器，清除侵入細胞的病毒或病菌，被比喻為細胞內的“酶倉庫”“消化車間”。
【詳解】A、細胞進行微自噬時，溶酶體膜或液泡膜會內陷并包裹底物，該過程需借助于生物膜的流動性，A正確；
B、細胞進行圖示巨自噬時，能將底物蛋白降解，產生的游離氨基酸可用于蛋白質的合成，B正確；
C、自噬溶酶體可以降解自噬小體的部分生物膜以及衰老的線粒體膜，C正確；
D、溶酶體來自高爾基體，但溶酶體內的水解酶是在核糖體上合成的，D錯誤。
故選D。
2．C
【分析】溶酶體是分解蛋白質、核酸、多糖等生物大分子的細胞器。溶酶體具單層膜，形狀多種多樣，是0.025～0.8微米的泡狀結構，內含許多水解酶，溶酶體在細胞中的功能，是分解從外界進入到細胞內的物質，也可消化細胞自身的局部細胞質或細胞器，當細胞衰老時，其溶酶體破裂，釋放出水解酶，消化整個細胞而使其死亡。
【詳解】A、由于生物膜具有一定的流動性，因此該過程中吞噬泡與溶酶體能夠融合，A正確；
B、由圖可知，錯誤折疊的蛋白質會被泛素標記，被標記的蛋白質會與自噬受體結合，被包裹進吞噬泡，最后進入溶酶體中，B正確；
C、動物細胞中能夠產生囊泡的結構有高爾基體、內質網等，核糖體是無膜細胞器，不能產生囊泡，C錯誤；
D、錯誤折疊的蛋白質進入溶酶體后會被降解的原因是溶酶體中含有多種水解酶，D正確。
故選C。
3．A
【分析】細胞自噬，即細胞通過溶酶體與包裹細胞自身物質的雙層膜融合，從而降解細胞自身病變物質或結構的過程。
【詳解】A、據圖分析，自噬前體來自于內質網，溶酶體來源于高爾基體，故自噬體的形成可能與內質網等細胞器有關，A正確；
B、細胞自噬可以將自身物質降解，為細胞提供物質和能量，當細胞營養物質缺乏時，細胞自噬作用可能增強，B錯誤；
C、細胞自噬產生的產物有用的留在細胞內，產生的廢物排出細胞外，C錯誤；
D、細胞自噬有利于維持內環境的穩態，D錯誤。
故選A。
4．D
【分析】1、細胞周期的概念：連續分裂的細胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止。
2、細胞周期分為兩個階段：分裂間期和分裂期。
（1）分裂間期：①概念：從一次分裂完成時開始，到下一次分裂前。②主要變化：DNA復制、蛋白質合成。
（2）分裂期的主要變化：
前期：①出現染色體：染色質螺旋變粗變短的結果；②核仁逐漸解體，核膜逐漸消失；③紡錘絲形成紡錘體。
中期：染色體的著絲點排列在細胞中央的赤道板上。染色體形態、數目清晰，便于觀察。
后期：著絲點分裂，兩條姐妹染色單體分開成為兩條子染色體，紡錘絲牽引分別移向兩極。
末期：①紡錘體解體消失；②核膜、核仁重新形成；③染色體解旋成染色質形態；④細胞質分裂，形成兩個子細胞（植物形成細胞壁，動物直接從中部凹陷）。
【詳解】A、若檢測處于各時期的細胞數量，則處于間期的細胞數量最多，A錯誤；
B、若加入足量的DNA合成抑制劑，S與G2交界處的細胞經過14h后被抑制在G1/S交界處，則至少培養14h，細胞才能都被抑制在S期，B錯誤；
C、若檢測某M期細胞中的核DNA含量，M期的前期、中期和后期與G2期細胞中核DNA含量相同，都是體細胞的2倍，C錯誤；
D、處于G1/S交界處的細胞需要經過7h后才完成S期，而處于S期即將結束的細胞經過14h后會再次進入S期，因此第二次使用DNA合成抑制劑的時間可以在洗去DNA合成抑制劑之后的7h~14h，D正確。
故選D。
5．D
【分析】題意分析，①阻斷Ⅰ：要使細胞都停留在圖b所示S期，應將細胞培養在含有過量的DNA合成抑制劑的培養液中，培養時間不短于G2+M+G1的時間總和。②解除：更換正常的新鮮培養液，培養的時間應控制在大于S，小于G2+M+G1范圍之間，這樣大部分細胞都停留在細胞周期的G1~S期。③阻斷Ⅱ：處理與阻斷Ⅰ相同，經過以上處理后，所有細胞都停留在細胞周期的某一時刻，從而實現細胞周期的同步化。
【詳解】A、阻斷Ⅰ需在培養液中添加DNA合成抑制劑選擇性阻斷S期，去除抑制劑后S期可繼續進行，可見，對DNA復制的抑制是可逆的，A正確；
B、阻斷Ⅰ需在培養液中添加DNA合成抑制劑，培養時間不短于15小時，即G2＋M＋G1的時間總和，這樣可以使所有細胞都處于S期或G1期與S期的交界點，B錯誤；
C、經過上圖中的三步處理后，所有細胞都應停滯在細胞周期的某一時期處，從而實現細胞周期的同步化，C正確；
D、有絲分裂中期是觀察染色體形態數目的最佳時期，而G1/S期處于間期，此時染色體呈染色質的狀態，因此不能根據染色體形態和數目來判斷所有細胞是否實現細胞周期同步化，D錯誤。
故選D。
6．C
【分析】分析圖形：細胞周期分為G1、S、G2和M期，進入下一個時期都需要CDK發揮作用，且CDK與不同的Cyclin形成復合物。
【詳解】A、細胞由靜止狀態進入細胞周期即進入G1期，首先合成的是CDK/CyclinD，A正確；
B、染色體與紡錘體相連的時期是分裂期，基M期，此時發揮作用的是CDK/CyclinC，所以檢驗染色體是否都與紡錘體相連的細胞周期蛋白是CDK/CyclinC，B正確；
C、與G1期相比，G2期的DNA數加倍，染色體數目不變，故染色體組數相同，C錯誤；
D、胸苷（TdR）雙阻斷法可使細胞周期同步化，若G1、S、G2、M期依次為10h、7h、3h、1h，經常一次阻斷，S期細胞立刻被抑制，其余細胞最終停留在G1/S交界處，至多停留在S/G2交界處，前者通過7h達到后者，后者通過3+1+10=14h到達下一個周期的前者，因此若要使所有細胞均停留在G1/S交界處，第二次阻斷應該在第一次洗去TdR之后7h到14h進行，D正確。
故選C。
7．D
【分析】線粒體：真核細胞主要細胞器（動植物都有），機能旺盛的含量多。呈粒狀、棒狀，具有雙膜結構，內膜向內突起形成“嵴”，內膜和基質中有與有氧呼吸有關的酶，是有氧呼吸第二、三階段的場所，生命體95%的能量來自線粒體，又叫“動力工廠”。
【詳解】AB、圖示自噬體包含內質網的片層及線粒體，共4層生物膜，將與溶酶體融合成自噬體-溶酶體，降解后的產物能提供維持生存所需要的物質和能量，A、B正確；
C、膨脹狀態的線粒體失去功能被降解，而環狀線粒體不被降解,能恢復功能，由此推測，線粒體形態、結構的改變可能有利于其質量和數量的選擇性控制，從而維持細胞穩態，C正確；
D、據題意可知，環狀線粒體經化學藥物處理后，不能供能，說明化學藥物會影響其功能，D錯誤。
故選D。
8．C
【分析】1、線粒體：真核細胞主要細胞器（動植物都有），機能旺盛的含量多。呈粒狀、棒狀，具有雙膜結構，內膜向內突起形成“嵴“，內膜和基質中有與有氧呼吸有關的酶，是有氧呼吸第二、三階段的場所，生命體95%的能量來自線粒體，又叫“動力工廠”。含少量的DNA、RNA。
2、溶酶體內含有多種水解酶，能分解衰老損傷的細胞器和吞噬殺死侵入細胞的細菌或病毒，與細胞自噬密切相關的細胞器是溶酶體。
【詳解】A、線粒體通過中間分裂產生兩個生理狀態相似的子線粒體，則中間分裂產生的子線粒體中含有mtDNA的數量大致相同，A正確；
B、如圖可知，線粒體的分裂需要DRP1的作用，所以通過藥物抑制DRP1的活性，線粒體中間分裂和外周分裂均會受到抑制，B正確；
C、當機體代謝旺盛時，心肌細胞中的線粒體會加快中間分裂滿足能量需求，當線粒體出現損傷時，才會出現外周分裂，則外周分裂不能滿足能量需求，C錯誤；
D、當線粒體出現損傷（如Ca2+和活性氧自由基ROS增加）時，會出現外周分裂，產生的較小的子線粒體不包含mtDNA，但是包含了高ROS和高Ca2+，最終被線粒體通過自噬作用降解，所以逆境脅迫下，線粒體可通過外周分裂消除ROS和Ca2+對細胞的損傷，D正確。
故選C。
9．C
【分析】據題圖細胞結構比較可知，液泡水解酶缺陷型酵母菌液泡中形成許多自噬體，故說明酵母菌自噬與液泡中水解酶有關，自噬發生過程中，液泡在酵母菌細胞中的作用和人體細胞中溶酶體的作用類似。在饑餓狀態下，液泡水解酶缺陷型酵母細胞的自噬體內物質不能被水解，細胞不能獲得足夠的物質和能量，抗饑餓能力較差，因此在饑餓狀態下液泡水解酶缺陷型酵母菌存活時間短。
【詳解】A、自噬體是內質網產生的膜泡包圍細胞內容物形成的，可與液泡和溶酶體的融合，依賴于生物膜的流動性，可發生膜的轉化，A正確；
B、饑餓時細胞自噬可分解物質，主要是為細胞提供能量物質，B正確；
C、饑餓狀態下，液泡水解酶缺陷型酵母菌獲取營養物少，比野生型酵母菌的存活時間更短，C錯誤；
D、細胞骨架不僅能夠作為細胞支架，還參與細胞器轉運、細胞分裂、細胞運動等，細胞骨架中的微絲參與肌肉收縮，自噬體和液泡準確地定位、移動等過程與細胞骨架有關，D正確。
故選C。
10．(1) 防止雜菌污染，創造動物細胞培養過程中無菌、無毒的環境 胰蛋白酶
(2) G1 2n或4n
(3) 監測點1、2、3 紡錘體的形成 4
(4) G1期 血清濃度為1%，培養時間24小時
【分析】細胞周期指由連續分裂的細胞從一次分裂完成時開始到下一次細胞分裂完成時為止所經歷的過程，所需的時間叫細胞周期時間。可分為四個階段：①G1期，指從有絲分裂完成到期DNA復制之前的間隙時間，該時期主要完成RNA和有關蛋白質的合成；②S期，指DNA復制的時期；③G2，指DNA復制完成到有絲分裂開始之前的一段時間，該時期主要完成RNA和相關蛋白質的合成；④分裂期即M期，細胞分裂開始到結束，包括前、中、后、末四個時期。
【詳解】（1）為防止雜菌污染，創造動物細胞培養過程中無菌、無毒的環境，在培養液中加入抗生素，因此，在培養乳腺癌細胞的培養液中添加青霉素，可用胰蛋白酶酶處理使乳腺癌細胞分散成單個細胞，以便細胞培養過程中獲得足夠的營養。
（2）對照組中A峰的細胞處于間期中的G1期，C峰的細胞經過了DNA復制，但染色體和DNA和染色體數目的加倍不是同步的，因此C峰中染色體數目是2n或4n。
（3）為保證細胞周期的正常運轉，細胞自身存在一系列檢驗點，只有當相應的過程正常完成，細胞周期才能進入下一個階段運行。部分檢驗點及功能如表1，根據表中檢驗點的功能可確定監測點1、2、3均在分裂間期發揮作用，與對照組相比，秋水仙堿作用24h后處于C峰的細胞比例明顯增加，原理是秋水仙堿抑制了紡錘體的形成，導致染色體數目加倍，即秋水仙素激活檢驗點4，使細胞停滯于中期，從而使分開的染色體無法向兩極移動。
（4）血清饑餓法也能實現細胞周期的同步化。培養液中缺少血清可以使細胞周期停滯在間期，根據表格中的信息可知在血清濃度為1%，培養時間24小時時，絕大多數細胞實現細胞周期同步化，同步于G1期。
11．(1) 睪丸（或精巢） 雌性小鼠卵巢內進行減數分裂的細胞較少
(2) 40 互換（交叉互換） X、Y染色體上有非同源區段
(3) 無 cd
(4) ①DNA聚合酶、解旋酶等 （游離的4種）脫氧核糖核苷酸（或dNTP，或脫氧核苷三磷酸） G2+M+G1 S G1、S
【分析】減數分裂過程：（1）減數第一次分裂間期：染色體的復制；（2）減數第一次分裂：①前期：聯會，同源染色體上的非姐妹染色單體交叉互換；②中期：同源染色體成對的排列在赤道板上；③后期：同源染色體分離，非同源染色體自由組合；④末期：細胞質分裂。（3）減數第二次分裂過程（類似于有絲分裂）。
【詳解】（1）由于雌性小鼠卵巢內進行減數分裂的細胞較少，且一個卵原細胞經減數分裂產生的卵細胞只有一個，故不選用雌性小鼠，而選擇雄性小鼠更適合，部位是睪丸（或精巢）。
（2）分析題意，小鼠體細胞中有40條染色體，圖1中細胞處于減數第一次分裂前期，此時細胞中的染色體數目與體細胞數目相同，是40條；在減數第一次分裂前期，同源染色體的非姐妹染色單體之間可以發生互換（交叉互換），屬于基因重組；由于X、Y染色體上有非同源區段，故與常染色體相比，小鼠細胞中X、Y染色體形成的聯會復合體形態不同。
（3）若圖2縱坐標表示細胞中DNA含量的相對值，則處于cd段染色體數目減半，處于減數第二次分裂，此時的細胞中無同源染色體；若圖2縱坐標表示染色體和核DNA的比值，則縱坐標的數值是1和1/2，則圖1所示細胞每條染色體上有2個核DNA分子，處于圖2中cd段。
（4）①S期DNA復制所需酶是DNA聚合酶、解旋酶（催化DNA雙鏈解開）等，需要的原料是4種脫氧核糖核苷酸。
②分析題意，T1的時長至少為G2+M+G1期的時長，以保證所有細胞都出S期，才會使所有細胞都被抑制在G1/S期交界處；T2時長應大于S期時長，以保證被阻斷在G1/S期交界處的細胞經過S期，進入到G2期。
③步驟三是再次加入TdR，目的是使處理后的所有細胞都停留在G1、S期的交界處，最終實現細胞周期同步化。

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