Question

【題目】閱讀下面的材料，完成（1）～（5）題。

芽殖酵母和裂殖酵母被廣泛地應(yīng)用于細(xì)胞周期研究中，這些單細(xì)胞生物能夠表現(xiàn)出細(xì)胞周期的所有基本步驟。在實(shí)驗(yàn)室條件下，它們生長(zhǎng)迅速，完成一個(gè)分裂周期只需1～4h。在分裂過(guò)程中酵母的核被膜并不解體，與細(xì)胞核分裂直接相關(guān)的紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)（見(jiàn)圖1）。

A B

圖1芽殖酵母（A）和裂殖酵母（B）的繁殖周期

顧名思義，芽殖酵母是通過(guò)“出芽”進(jìn)行繁殖的。一個(gè)“芽”經(jīng)過(guò)生長(zhǎng)及有絲分裂后從已存在的“母”細(xì)胞上脫落下來(lái)，從而形成新的子細(xì)胞。因此，芽的大小就成為細(xì)胞處于細(xì)胞周期某一階段的指標(biāo)。裂殖酵母細(xì)胞是圓柱狀的，靠頂端延長(zhǎng)進(jìn)行生長(zhǎng)，并通過(guò)一個(gè)中間隔膜的形成來(lái)完成細(xì)胞分裂。野生型裂殖酵母種群中的細(xì)胞在分裂時(shí)長(zhǎng)度相當(dāng)穩(wěn)定。因此，裂殖酵母的細(xì)胞長(zhǎng)度是細(xì)胞所處細(xì)胞周期階段的很好指標(biāo)。

Hartwell和同事篩選到細(xì)胞周期相關(guān)基因（cdc）的溫度敏感型突變體。野生型芽殖酵母在25℃和37℃下都可以正常分裂繁殖，細(xì)胞群體中每個(gè)細(xì)胞芽體的有無(wú)及大小與其所處細(xì)胞周期的階段相關(guān)。溫度敏感型突變體在25℃可以正常分裂繁殖，在37℃則失去正常分裂繁殖的能力，一段時(shí)間后，它們會(huì)以芽大小相同的形態(tài)死亡（圖2）。

圖2芽殖酵母的野生型和突變體在不同篩選溫度下的表現(xiàn)型

其他研究人員在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)的cdc2溫度敏感型突變體，在37℃時(shí)的表型如圖3。

圖3裂殖酵母野生型（A）和cdc2突變體（B）在37℃下的細(xì)胞長(zhǎng)度

酵母在遺傳上的突出特點(diǎn)為細(xì)胞周期進(jìn)程中關(guān)鍵調(diào)控因子的鑒定奠定了基礎(chǔ)，也為研究細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)理提供了豐富信息。細(xì)胞周期調(diào)控的分子機(jī)制在進(jìn)化過(guò)程中非常保守，在酵母中鑒別出的調(diào)控因子，一般可以在其他高等真核生物中找到其同源蛋白（氨基酸序列相似性較高）。

請(qǐng)回答問(wèn)題：

（1）細(xì)胞周期是指___________。

（2）由圖2可知，在37℃下芽殖酵母突變體的變異性狀是_____________。

（3）請(qǐng)解釋圖3所示2種裂殖酵母細(xì)胞長(zhǎng)度不同的原因__________。

（4）要找出芽殖酵母芽體的大小與細(xì)胞所處細(xì)胞周期階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系，應(yīng)采取的具體做法是_________。

（5）根據(jù)本題信息，請(qǐng)推測(cè)Hartwell是如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作獲得該溫度敏感型突變體的______?

Answer 1

【答案】連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時(shí)開(kāi)始，到下一次分裂完成時(shí)為止所經(jīng)歷的整個(gè)過(guò)程 生長(zhǎng)停止在大小相同的階段，不能完成細(xì)胞分裂 野生型裂殖酵母在37℃下能進(jìn)行細(xì)胞分裂，因此，細(xì)胞長(zhǎng)度較短；cdc2溫度敏感型裂殖酵母細(xì)胞突變體在37℃條件下，不能進(jìn)入分裂期，但能繼續(xù)生長(zhǎng)，形成特別長(zhǎng)的細(xì)胞 染色后觀(guān)察細(xì)胞核的狀態(tài)，測(cè)量芽的大小 用物理或化學(xué)因素誘變野生型芽殖酵母，誘變后在25℃條件下涂布平板培養(yǎng)，然后將復(fù)制后的平板置于37℃培養(yǎng)，停止增殖的菌落所對(duì)應(yīng)的25℃平板上的菌落即為目標(biāo)菌

【解析】

本題結(jié)合芽殖酵母和裂殖酵母的分裂方式的有關(guān)研究考查細(xì)胞分裂的內(nèi)容。有題文可知：芽殖酵母是通過(guò)“出芽”進(jìn)行繁殖的。芽的大小就成為細(xì)胞處于細(xì)胞周期某一階段的指標(biāo)。裂殖酵母細(xì)胞靠頂端延長(zhǎng)進(jìn)行生長(zhǎng)，并通過(guò)一個(gè)中間隔膜的形成來(lái)完成細(xì)胞分裂。裂殖酵母的細(xì)胞長(zhǎng)度是細(xì)胞所處細(xì)胞周期階段的指標(biāo)。溫度會(huì)影響細(xì)胞分裂有關(guān)的基因。

（1）細(xì)胞周期是指連續(xù)分裂的細(xì)胞從一次分裂完成時(shí)開(kāi)始，到下一次分裂完成時(shí)為止所經(jīng)歷的全過(guò)程，包括分裂間期和分裂期。

（2）分析資料，由圖2可知，在37℃下芽殖酵母突變體的變異性狀是細(xì)胞會(huì)停留在細(xì)胞周期的一個(gè)特定時(shí)期，可以推測(cè)在37℃下芽殖酵母菌突變體的變異性狀是生長(zhǎng)停止在大小相同的階段，不能完成細(xì)胞分裂。

（3）野生型裂殖酵母菌在37℃下能進(jìn)行細(xì)胞分裂，因此，細(xì)胞長(zhǎng)度較短；cdc2溫度敏感型裂殖酵母細(xì)胞突變體在37℃條件下，不能進(jìn)入分裂期，但能繼續(xù)生長(zhǎng)，形成特別長(zhǎng)的細(xì)胞，所以?xún)煞N細(xì)胞體積不同。

（4）由題干信息可知，芽殖酵母和裂殖酵母在分裂過(guò)程中酵母的核被膜并不解體，與細(xì)胞核分裂直接相關(guān)的紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)，故要找出芽殖酵母芽體的大小與細(xì)胞所處細(xì)胞周期階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以可以染色后觀(guān)察細(xì)胞核的狀態(tài)，測(cè)量芽的大小來(lái)判斷細(xì)胞處于細(xì)胞周期的某時(shí)期。

（5）根據(jù)本題信息， 由于溫度敏感型突變體在25℃可以正常分裂繁殖，在37℃則失去正常分裂繁殖的能力，所以可以利用影印培養(yǎng)法來(lái)獲得。即利用物理或化學(xué)因素誘變野生型芽殖酵母，誘變后在25℃條件下涂布平板培養(yǎng)，然后將復(fù)制后的平板置于37℃培養(yǎng)，停止增殖的菌落所對(duì)應(yīng)的25℃平板上的菌落即為目標(biāo)菌。