高中生物：細(xì)胞周期同步化

擴(kuò)展：細(xì)胞周期的測定及其同步化

一、細(xì)胞周期同步化：在同種細(xì)胞組成的一個細(xì)胞群體中，不同的細(xì)胞可能處于細(xì)胞周期的

不同時相，人們可以通過人工選擇或藥物誘導(dǎo)來使整個細(xì)胞群體處于細(xì)胞周期的同一時相。

DNA合成阻斷法：選用DNA合成抑制劑可逆地抑制S期細(xì)胞DNA合成，而不影響其他時

期的細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)，最終可將細(xì)胞群體阻斷在可/S期交界處。

A：處于對數(shù)生長期的細(xì)胞；B：第一次加入TdR,所有處于S期的細(xì)胞立即被抑制，其

他細(xì)胞運(yùn)行到G1/S交界處被抑制；C：將TdR洗脫，解除抑制，被抑制的細(xì)胞沿細(xì)胞

周期運(yùn)行；D在解除抑制的細(xì)胞到達(dá)G1期終點(diǎn)前，第二次加入TdR并繼續(xù)培養(yǎng)，所有

的細(xì)胞被抑制在Gi/S交界處

TdR雙阻斷法:第一次阻斷時間應(yīng)大于G2+M+G1期時間的總和，釋放時間大于S期時間,

而小于G2+M+G1期時間,這樣才能使所有位于G1/S期的細(xì)胞通過S期,而又不使沿周期

前進(jìn)最快的細(xì)胞進(jìn)入下一個S期。

例題：（2017年?全國卷皿）利用一定方法使細(xì)胞群體處于細(xì)胞周期的同一階段，稱為細(xì)胞周

期同步化。以下是能夠?qū)崿F(xiàn)動物細(xì)胞周期同步化的三種方法。回答下列問題：

（1）DNA合成阻斷法：在細(xì)胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)液中添加適量的DNA合成可逆抑制

劑，處于期的細(xì)胞不受影響而繼續(xù)細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)，最終細(xì)胞會停滯在細(xì)胞周期的

期，以達(dá)到細(xì)胞周期同步化的目的。

（2）秋水仙素阻斷法：在細(xì)胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)液中添加適量的秋水仙素，秋水仙素

能夠抑制,使細(xì)胞周期被阻斷，即可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期同步化。經(jīng)秋水仙素處理的

細(xì)胞（填"會”或“不會”）被阻斷在間期。

（3）血清饑餓法：培養(yǎng)液中缺少血清可以使細(xì)胞周期停滯在間期，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期同步化。

分裂間期的特點(diǎn)是（答出］點(diǎn)即可）。

1.（2016年?全國卷U）某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對之間，使DNA雙鏈不能

解開。若在細(xì)胞正常生長的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關(guān)敘述，錯誤的是（）

A.隨后細(xì)胞中的DNA復(fù)制發(fā)生障礙B.隨后細(xì)胞中的RNA轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙

C.該物質(zhì)可將細(xì)胞周期阻斷在分裂中期D.可推測該物質(zhì)對癌細(xì)胞的增殖有抑制作用

2.（2018年4月?浙江卷）下表所示為實(shí)驗(yàn)測得離體培養(yǎng)的胡蘿卜根尖細(xì)胞的細(xì)胞周期各階

段時間。

周期GiSG2M合計

時間（h）1.32.72.90.67.5

下列敘述正確的是（）

A.G1期的細(xì)胞中主要進(jìn)行有關(guān)蛋白質(zhì)的合成及核糖體的增生

B.用含DNA合成抑制劑的培養(yǎng)液培養(yǎng)1.3h后，細(xì)胞都被阻斷在S期

C.G2期的細(xì)胞中每個染色體含2條并列的染色單體，導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍

D.胡蘿卜各組織細(xì)胞周期時間長短相同，但Gl、S、G2和M期的時間長短不同

3.下圖表示用胸背（TdR）雙阻斷法使細(xì)胞周期同步化，其中A表示正常的細(xì)胞周期，G1、

S、G2、M期依次分別為10h、7h、3.5h、L5h；B表示經(jīng)第一次阻斷，細(xì)胞都停留在S

期；C表示洗去TdR恢復(fù)正常的細(xì)胞周期；D表示經(jīng)第二次阻斷，細(xì)胞均停留在G1/S交界

處。下列說法正確的是（）

A.實(shí)驗(yàn)中需要對細(xì)胞解離，漂洗，染色，制片，以便于顯微鏡下觀察

B.胸背（TdR）很可能是通過阻礙核糖體與mRNA結(jié)合發(fā)揮作用的

C.第二次阻斷應(yīng)該在第一次洗去TdR之后的7h到15h之間

D.若改用秋水仙素處理，則細(xì)胞會停留在G2/M交界處

4.在某高等動物細(xì)胞Z的細(xì)胞周期中，各時期經(jīng)歷時間依次為G1期8h,S期6h,G2期5

h,M期1h。某DNA合成抑制劑能特異地抑制DNA的合成，對S期以外的細(xì)胞無影響，

但可以阻止這些細(xì)胞進(jìn)入S期而停留在G1/S交界處，抑制劑解除后所有細(xì)胞能繼續(xù)進(jìn)行

細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)。將一定數(shù)量的Z細(xì)胞和一定劑量的抑制劑加入細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時

間，然后洗脫抑制劑，并更換培養(yǎng)液培養(yǎng)一段時間，第二次加入抑制劑培養(yǎng)一定時間后，

可使所有的細(xì)胞抑制在G1/S交界處，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期的同步化。下列敘述正確的是

（）

A.實(shí)驗(yàn)開始時，培養(yǎng)液中的處于M期細(xì)胞占的比例可能為10%

B.第一次加入的抑制劑處理時間應(yīng)不小于13h

C.第一次加入的抑制劑處理應(yīng)使細(xì)胞處于G1/S交界處

D.第一次加入的抑制劑洗脫后，培養(yǎng)時間應(yīng)大于6h、小于14h時第二次加入抑制劑

5.細(xì)胞周期可分為間期和分裂期（M期），間期又分為G1期、S期和G2期。下表為體外培

養(yǎng)的某種細(xì)胞的細(xì)胞周期各階段時間（單位：小時），若在細(xì)胞的培養(yǎng)液中加入過量的DNA

合成抑制劑，則下列說法正確的是（）

細(xì)胞周期GiSGiM合計

時長（h）1073.51.522

A.M期細(xì)胞至少需要11.5小時后才能到達(dá)G1期和S期的交界處

B.G2期細(xì)胞至少需要11.5小時后才能到達(dá)G1期和S期的交界處

C.所有細(xì)胞都被抑制在G1期和S期的交界處都需15小時后

D.所有細(xì)胞都被抑制在G1期和S期的交界處都需22小時后

6.某DNA合成抑制劑能特異地抑制DNA的合成，而不影響處于其它時期的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞

周期運(yùn)轉(zhuǎn)，抑制劑解除后細(xì)胞能繼續(xù)進(jìn)行細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)。先后兩次將一定劑量的抑制劑加入

細(xì)胞培養(yǎng)液培養(yǎng)一定時間后，可使所有的細(xì)胞抑制在G1期和S期交界處狹窄的區(qū)段。下列

敘述錯誤的是（）

A.第一次抑制劑處理時間不小于G2期、M期和G1期時間之和

B.第一次抑制劑處理使細(xì)胞均處于S期

C.第一次抑制劑去除后，細(xì)胞均從G2期開始進(jìn)行細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)

D.第一次抑制劑去除后，細(xì)胞到達(dá)G1期終點(diǎn)前第二次加入抑制劑

7.一個處于培養(yǎng)狀態(tài)下的動物細(xì)胞株，處于細(xì)胞周期各時期的均有若干，其數(shù)量與時長成正

比，已知細(xì)胞周期各階段的時長如表（單位：h）：

Gi、Gt前期中期后期末期

57410.5]0.5

現(xiàn)對該細(xì)胞株依次進(jìn)行了下列操作：①加入DNA合成抑制劑；②維持12h;③去除DNA合

成抑制劑；④維持12h；⑤加入DNA合成抑制劑；②維持7h?下列敘述錯誤的是（）

A.操作①只能使部分細(xì)胞停止分裂活動

B.操作④后不存在有染色單體的細(xì)胞

C.理論上操作②后處于S期（非Gi/S臨界處）的細(xì)胞占7/26

D.若操作⑥之后去除DNA合成抑制劑，各細(xì)胞的分裂進(jìn)程將“同步”

8.（2012年.上海高考）表中數(shù)據(jù)為實(shí)驗(yàn)測得體外培養(yǎng)的某種細(xì)胞的細(xì)胞周期各階段時間（單

位：h）=

周期GiSGM合計

時長/h1073.51.522

（1）若在上述細(xì)胞的培養(yǎng)液中加入過量的DNA合成抑制劑，處于期的細(xì)胞立刻被

抑制，再培養(yǎng)小時，則其余細(xì)胞都將被抑制在G1/S期交界處。

（2）去除抑制劑，更換新鮮培養(yǎng)液，細(xì)胞將繼續(xù)沿細(xì)胞周期運(yùn)行，在所有細(xì)胞達(dá)到期

終點(diǎn)前，再加入DNA合成抑制劑，則全部細(xì)胞都被阻斷在G1/S期交界處，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期

同步化。

二'細(xì)胞周期長短測定：

標(biāo)記有絲分裂百分率法（PLM法）：利用3H標(biāo)記的胸腺喀咤脫氧核昔（TdR）短暫培養(yǎng)細(xì)

胞一段時間后，凡是處于S期的細(xì)胞都會被標(biāo)記，而處于其它時期的細(xì)胞則不帶標(biāo)記。將

3H-TdR洗脫，置換無放射性的新鮮培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)，被標(biāo)記的S期細(xì)胞將陸續(xù)進(jìn)入M期。

不同間隔時間定期取樣，利用放射自顯影技術(shù)顯示被標(biāo)記的M期細(xì)胞，在顯微鏡下觀察計

數(shù)，計算其占M期細(xì)胞總數(shù)的百分?jǐn)?shù)（即PLM）。

TGI:G1期的持續(xù)時間

TGI:G2期的持續(xù)時間

Ts:S期的持續(xù)時間

TM:M期的持續(xù)時間

Tc:一個細(xì)胞周期的持續(xù)時

間

PLM:被標(biāo)記的M期細(xì)胞占

細(xì)胞周期各階段的時間與PLM的關(guān)系

①待測細(xì)胞經(jīng)3H-TdR標(biāo)記后，所有S期細(xì)胞均被標(biāo)記。

②S期細(xì)胞經(jīng)G2期才進(jìn)入M期，所以一段時間內(nèi)PLM-Oo

③最先進(jìn)入M期的標(biāo)記細(xì)胞是被標(biāo)記的S期最晚階段的細(xì)胞。所以，從更換培養(yǎng)液開始到

被標(biāo)記的M期細(xì)胞開始出現(xiàn)，所經(jīng)歷的時間是G2期時間。

④從被標(biāo)記的M期細(xì)胞開始出現(xiàn)，到其所占M期細(xì)胞總數(shù)的比例達(dá)到最大值時，所經(jīng)歷的

時間為M期時間。

⑤當(dāng)PLM開始下降時，表明處于S期最早階段的細(xì)胞也已進(jìn)入M期。從被標(biāo)記的M期細(xì)

胞開始出現(xiàn)到PLM開始下降時，所經(jīng)歷的時間為S期時間。

⑥從被標(biāo)記的M期細(xì)胞開始出現(xiàn)并逐漸消失，到被標(biāo)記的M期細(xì)胞再次出現(xiàn)，所經(jīng)歷的時

間為一個細(xì)胞周期總時間Tc。根據(jù)TC=TGI+TS+TG2+TM，即可求出TGI。

9.研究人員為測定細(xì)胞周期時間長短，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：用含3H-TdRGH標(biāo)記的胸腺喀咤脫

氧核甘）的原料培養(yǎng)某動物細(xì)胞，數(shù)分鐘至半小時后獲得細(xì)胞群體甲；隨后將3H-TdR洗脫，

轉(zhuǎn)換至不含3H-TdR培養(yǎng)液并繼續(xù)培養(yǎng)得到細(xì)胞群體乙，則細(xì)胞群體乙（）

A.所有細(xì)胞均被3H-TdR標(biāo)記

B.最先進(jìn)入M期的標(biāo)記細(xì)胞是S期最晚期細(xì)胞

C.培養(yǎng)液中缺乏氨基酸供應(yīng)，細(xì)胞停留在S期

D.培養(yǎng)液中加入秋水仙素，M期細(xì)胞比例減少

10.為測定某種細(xì)胞分裂的細(xì)胞周期，利用3H標(biāo)記的胸腺嚓咤脫氧核昔短暫培養(yǎng)該種細(xì)胞一

段時間后，處于S期的細(xì)胞都會被標(biāo)記。洗脫含放射性同位素的胸腺嚓咤脫氧核甘，再移至

普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)，換用無放射性的新鮮培養(yǎng)液培養(yǎng)，定期檢測。不同間隔時間取樣，找出

正處于分裂期細(xì)胞的百分?jǐn)?shù)。A：處于S期的細(xì)胞都被3H標(biāo)記；B：被標(biāo)記細(xì)胞最早進(jìn)入分

裂期；C：50%分裂期細(xì)胞被標(biāo)記且在增加；D：50%分裂期細(xì)胞被標(biāo)記且在減少；E：出現(xiàn)

被標(biāo)記細(xì)胞第二次進(jìn)入分裂期。下列推測中，說法正確的是（）

取樣時期ABCDE

111II

經(jīng)歷時間/h033.510.525

A.實(shí)驗(yàn)開始時細(xì)胞核中被標(biāo)記的物質(zhì)是DNA,標(biāo)記的時期是M期

B.D點(diǎn)時標(biāo)記細(xì)胞比例減少，表明最慢的標(biāo)記細(xì)胞開始進(jìn)入G2期

C.該細(xì)胞的細(xì)胞周期中S期占3小時

D.分裂期經(jīng)歷時間約為lh

11.在某生物細(xì)胞培養(yǎng)液中加入用3H標(biāo)記的胸腺喀咤脫氧核昔酸，短暫培養(yǎng)一段時間后，洗

去3H標(biāo)記的胸腺嚏咤脫氧核甘酸。使在該段時間內(nèi)己處于DNA復(fù)制期不同階段的全部細(xì)

胞中DNA被3H標(biāo)記，而當(dāng)時處于其他時期的細(xì)胞則不帶標(biāo)記。不同時間取樣做細(xì)胞放射

性自顯影，找出正處于有絲分裂的分裂期（M期）細(xì)胞，計算其中帶3H標(biāo)記的細(xì)胞占有絲

分裂細(xì)胞的百分?jǐn)?shù)。得到下圖（圖1?圖4中橫軸為時間，縱軸為帶標(biāo)記細(xì)胞占總細(xì)胞數(shù)的

百分?jǐn)?shù)）：

（1）圖1中a點(diǎn)開始檢測到帶3H標(biāo)記分裂期細(xì)胞，則o~a為期。

（2）圖1中b點(diǎn)帶3H標(biāo)記分裂期細(xì)胞數(shù)開始達(dá)到最大值，則a~b段表示期。

（3）圖1中c點(diǎn)時，帶標(biāo)記的細(xì)胞百分?jǐn)?shù)開始下降，則a~c段所經(jīng)歷的時間相當(dāng)于期

的時間。

（4）此后，帶標(biāo)記的分裂期細(xì)胞數(shù)逐漸減少，直到消失，到第二次出現(xiàn)帶有標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)

時為圖中e點(diǎn)，則d~e段所經(jīng)歷的時間相當(dāng)于時期的時間，因此一個完整的細(xì)胞周

期的時間相當(dāng)于段經(jīng)歷的時間。

12.（2010年?江蘇高考）細(xì)胞周期包括分裂間期（分為G1期、S期和G2期）和分裂期（M

期）。下圖標(biāo)注了甲動物（體細(xì)胞染色體數(shù)為12）腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞周期各階段的時長及DNA

含量。請回答下列問題：

M

―4*------------7.9------------

細(xì)胞周期及時長（h）

（1）若用含放射性同位素的胸背（DNA復(fù)制的原料之一）短期培養(yǎng)甲動物腸上皮細(xì)胞后,

處于S期的細(xì)胞都會被標(biāo)記。洗脫含放射性同位素的胸背，換用無放射性的新鮮培養(yǎng)液培

養(yǎng)，定期檢測。預(yù)計最快約—h后會檢測到被標(biāo)記的M期細(xì)胞。

（2）從被標(biāo)記的M期細(xì)胞開始出現(xiàn)到其所占M期細(xì)胞總數(shù)的比例達(dá)到最大值時，所經(jīng)歷

的時間為—期的時間，處于該期的一個細(xì)胞中染色體數(shù)目的變化情況是。

（3）若向甲動物腸上皮細(xì)胞培養(yǎng)液中加入過量胸背，處于S期的細(xì)胞立刻被抑制，而處于

其他時期的細(xì)胞不受影響。預(yù)計加入過量胸背約h后，細(xì)胞都將停留在S期。

（4）乙動物腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞周期時長為24h,M期時長為1.9h。若要在顯微鏡下觀察細(xì)

胞有絲分裂過程中染色體形態(tài)的變化，選用（填“甲”或“乙”）動物腸上皮細(xì)胞更合適。

（5）在光學(xué)顯微鏡下觀察，同處于分裂末期的動物腸上皮細(xì)胞與洋蔥根尖細(xì)胞，形態(tài)上最

主要的區(qū)別是