第三单元 微专题6 分子机制控制细胞周期-【金版教程】2026年高考生物一轮复习解决方案课件PPT（经典版 多选版）

　　　　　　　　　　　　　 必修1　分子与细胞 第三单元　细胞的生命历程 微专题6　分子机制控制细胞周期 1．细胞周期调控蛋白 2 2．细胞周期检验点 3 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： 4 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。 5 [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(　　) A．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 细胞周期 G1 S G2 M 合计 时长 10 7 3.5 1.5 22 6 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。 细胞周期 G1 S G2 M 合计 时长 10 7 3.5 1.5 22 7 [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 8 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。 9 [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______________________________。 染色体数不变，核DNA数加倍 10 (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____。 染色体正确复制和平均分配 ①② 检验点5 细胞无限增殖 2 纺锤体 4 11 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。 12 [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。 DNA 表达载体 染色体存在状态 13 (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_________________________________ ______________________________；24 h后，检测S蛋白的含量，结果如图。实验结果表明：________________________________。 实验组中的S基因的表达干扰成功 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) 14 (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； 大于S,小于(G2＋M＋G1) 15 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。 答案：如图所示。 16 (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7 h，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，5 min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：__________________________________ ________________________________________________________________________________________________________。 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 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) 17 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，24 h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。 18 (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＋G1)，确保细胞不会再次进入S期这样使所有细胞都不进入S期。 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G1/S期，如答案图。 19 (4)图中A细胞核膜解体，因此属于有丝分裂的前期，D细胞是有丝分裂后期，发生的主要变化是着丝粒分裂，姐妹染色单体分离；由图中染色体随着时间的变化可知，从前期到中期，实验组持续时间比对照组的长，由此表明S蛋白对细胞周期具有调控作用，能明显缩短前期到中期的时间。 20 　　　　　　　　　　　　　 R $$