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尖子生突破11 细胞周期的同步化
在一般培养条件下，群体中的细胞处于不同的细胞周期时相之中。为了研究某一时相细胞的
代谢、增殖、基因表达或凋亡，故常需借助某种自然或人工的实验手段，使细胞群体中处于细胞
周期不同时相的细胞停留在同一时相的现象，这就是细胞同步化技术。
一、单选题
1．细胞培养过程中的细胞多处于不同的细胞周期（G1、S、G2、M 期分别为DNA 合成前期、
DNA 复制期、DNA 合成后期、细胞裂期）时相中，DNA 合成阻断法可实现细胞周期的同步化。
TdR 是一种DNA 合成抑制剂，将过量的TdR 加入连续增殖的细胞培养液中，处于S 期的细胞立即
被抑制，处于其他时期的细胞不受影响。将TdR 洗脱后更换培养液，阻断于S 期的细胞开始沿细
胞周期正常运行。叙述正确的是（ ）
A．要实现丙图状态，需要在第一次洗脱后培养时长<（G1＋M＋G2）时加入TdR
B．第一次将过量的TdR 加入细胞培养液中培养（G1＋G2＋M）时长后，细胞处于乙状态
C．为了实现培养液中所有细胞的同步化，需要3 次加入TdR
D．第一次更换培养液后，S<培养时长<（G1＋M＋G2）时，细胞处于甲状态
2．APC/C 复合物促进有丝分裂进入后期，为研究其蛋白修饰对细胞周期调控的影响，利用药
物对细胞进行同步化处理，测定洗去药物后不同时间的细胞周期时相，结果如图。
下列分析不正确的是（ ）
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A．G1、S、G2 期为M 期进行物质准备 B．药物使大部分细胞停滞在G1/S 期
C．APC/C 缺失蛋白修饰会阻碍细胞周期顺利完成D．APC/C 可能在后期将同源染色体拉向细胞两
极
3．科学家把整个细胞群体处于细胞周期同一时期的现象称为细胞周期同步化。昆虫产下一批
卵后同时受精，会出现所有受精卵同时卵裂的现象，这是一种自然同步化；通过人工选择或诱导
可使受精卵细胞都停在分裂中期，这是一种人工同步化。下列叙述正确的是（ ）
A．连续分裂的细胞，从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一次有丝分裂
B．根据裂殖酵母不同时期细胞体积和重量不同，采用离心法分离出处于某一时期的细胞，这
是一种自然同步化
C．将DNA 合成抑制剂加入细胞培养液中，可让所有细胞都停留在G1 期与S 期交界处
D．细胞周期同步化后更有助于研究调控细胞周期的内在机制和影响细胞周期的外在因素
4．有丝分裂选择法是经人工选择实现细胞周期同步化的一种方法，用该方法培养细胞的过程
中，细胞分裂活跃，细胞变圆隆起，与培养皿的黏着性低，再轻微振荡，分裂期的细胞易脱离器
壁，悬浮于培养液中，可收集培养液而获得所需细胞据此分析，下列叙述错误的是（ ）
A．该方法能一次性获得大量的同步化细胞
B．用该方法并不断加入新鲜培养液，能持续收集所需细胞
C．若振荡过于剧烈，则可能收集到处于分裂间期的细胞
D．该方法操作简单，避免了药物对细胞的伤害
5．为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，部分检验点如下图所示。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。下列关于细胞周期的说法，错误的是（ ）
2
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A．图中检验点123 可组合研究，用于检验DNA 分子是否完成复制
B．用仅含适量3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培养基培养，S 期细胞的数量会增多
C．用蛋白质合成抑制剂处理，会影响G1 期细胞进入S 期
D．可利用相关试剂激活检验点4，使相关细胞停滞于分裂中期实现细胞周期同步化
6．细胞同步化是指自然的或人工方法获得的细胞群体的细胞周期同步化生长。下列叙述不正
确的是（ ）
A．以大肠杆菌为实验材料证明DNA 分子半保留复制，密度梯度离心出现理想分带结果的前
提是大肠杆菌同步化增殖
B．以植物愈伤组织为实验材料观察细胞有丝分裂过程，在同一视野能看到分裂期各时期图像
的前提是细胞不能同步化
C．以酵母菌为实验材料构建种群增长曲线，出现J 型曲线的前提是酵母菌同步化增殖
D．培养酵母菌过程中，在种群增长的K/2 时加入DNA 合成可逆抑制剂，可实现酵母菌增殖同
步化
7．细胞周期同步化是指使细胞群体处于同一周期同一阶段的过程。过量的胸腺嘧啶脱氧
核苷（TdR）是一种 DNA 合成抑制剂（可阻断 S 期）。某同学设计了以下实验来获得全部处于
G1/S 期交界处的同步化细胞：
①加入过量 TdR，处理时间为 T1；②移除 TdR 并加入新鲜
培养液，处理时间为 T2；③再次加入过量 TdR，处理时间为
T3；④移除 TdR 并加入新鲜培养液，得到同步化细胞。若用
TG1、 TS、 TG2 和 TM 分别表示细胞周期 G1、 S、 G2、 M
所用时长，下列说法错误的是（ ）
A．T1≥TG1+TG2+TM B．TS≤T2≤TG1+TG2+TM
C．T3＜TG1+TG2+TM D．T1+T2≥细胞周期长度
8．将分裂旺盛的动物细胞阻断在G1/S 期交界处，更换培养液使其恢复分裂能力，从而可以
使所有细胞的分裂同步化。下列分析正确的是（ ）
A．用DNA 合成抑制剂进行两次适当时间的处理，可将所有细胞阻断在G1/S 期交界处
B．用蛋白质合成抑制剂处理，不影响S 期细胞进入G2 期
C．中心体的复制在G2 时期，所以G2 期细胞中已有两对中心体
D．降低胎牛血清含量和使用秋水仙素均可使分裂阻断在G1/S 交界处
9．核被膜主要由外核膜、内核膜、核孔复合体和核纤层构成。核纤层位于内核膜与染色质之
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间，与核膜、染色质及核孔复合体在结构上有密切联系，核纤层蛋白向外与内核膜上的蛋白结合，
向内与染色质的特定区段结合，是位于内核膜与染色质之间紧贴内核膜的一层蛋白网络结构。当
细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白磷酸化引起核膜崩解，磷酸化核纤层蛋白去磷酸化介导核膜围
绕染色体重建。下列叙述正确的是（ ）
A．核孔复合体是核质之间DNA、RNA 和蛋白质交流的通道，并介导核质之间的信息交流
B．核纤层蛋白在前期磷酸化导致核膜解体，在后期核纤层磷酸化促进核膜重建和染色体形成
C．核纤层蛋白的磷酸化的过程中，细胞核内染色质可能发生螺旋化程度增大
D．核纤层蛋白形成骨架结构支撑于内、外核膜之间，维持细胞核的正常形态和核孔结构
10．有丝分裂中染色体的错误分离可能导致细胞基因缺失甚至癌变。染色体和纺锤丝之间通
过动粒相连。未准确连接的动粒将会激活纺锤体组装检查点（SAC），活化的SAC 可以抑制
cyclingBl（一种周期蛋白）的降解，阻止cohesin（将两条姐妹染色单体拴在一起的蛋白质复合
体）的切割，保证染色体有更多的时间实现正确连接。染色体均被正确连接后，APC 被激活，能
促进细胞进入后期并进一步完成有丝分裂。SAC 相关作用机制如下图，下列有关说法错误的是（
）
A．干细胞连续分裂过程中，SAC 会不断地与着丝粒结合并脱离
B．可推测cyclingBl 在有丝分裂中的作用是减慢细胞分裂的进程
C．APC 的激活过程中，涉及了一系列基因的程序性表达
D．因为蛙的红细胞中没有染色质，所以其无丝分裂不需要SAC
二、多选题
11．科学家把整个细胞群体处于细胞周期同一时期的现象称为细胞周期同步化。昆虫产下一
批卵后同时受精，会出现所有受精卵同时卵裂的现象，这是一种自然同步化；通过人工选择或诱
导可使受精卵细胞都停在分裂中期，这是一种人工同步化。下列叙述错误的是（ ）
A．连续分裂的细胞，从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一次有丝分裂
B．根据裂殖酵母不同时期细胞体积和重量不同，采用离心法分离出处于某一时期的细胞，这
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是一种自然同步化
C．将DNA 合成抑制剂加入细胞培养液中，可让所有细胞都停留在G1 期与S 期交界处
D．细胞周期同步化后更有助于研究调控细胞周期的内在机制和影响细胞周期的外在因素
12．某生物的卵原细胞在培养液中既能进行有丝分裂也能进行减数分裂。研究人员在该生物
卵原细胞进行减数分裂过程中，发现了“逆反”减数分裂现象。将一个双链均被14C 标记的基因
A1 和一个双链均被13C 标记的基因A2 插入一个卵原细胞的一条染色体的两端。将此卵原细胞在
普通12C 培养液中培养，含插入基因的四分体发生一次互换，并发生如图所示的“逆反”减数分
裂现象，共产生8 个子细胞。下列叙述错误的是（ ）
A．逆反减数分裂时，同源染色体在减数分裂I 分离，姐妹染色单体在减数分裂Ⅱ分离
B．8 个子细胞中，最多有4 个卵细胞同时含有13C 标记和14C 标记
C．8 个子细胞中，可能有1 个卵细胞同时含有13C 标记和14C 标记、1 个卵细胞含13C 标记
D．8 个子细胞中，可能有2 个卵细胞同时含有13C 标记和14C 标记、6 个极体含有13C 标记
三、综合题
13．某种植物根尖分生区细胞（简称g 细胞）的细胞周期中，G1、S、G2、M 经历时间依次为
8h、6h、5h、1h。HU（羟基脲）是一种可逆的DNA 合成抑制剂，对S 期以外的细胞无影响，但可
以阻止细胞进入S 期而停留在G1/S 交界（看作G1 期细胞）。某科学小组为实现细胞周期同步化，
设计了如下的实验步骤，每组设置多个重复样品。
步骤一：A 组：培养液＋g 细胞＋HU B 组：培养液＋g 细胞
步骤二：培养14h 后，检测A、B 两组各时期细胞数所占百分比。
步骤三：将A 组中的HU 全部洗脱，A、B 均更换新鲜培养液培养10h。
步骤四：向A 组中加入HU，继续培养14h 后，检测A、B 两组各时期细胞数所占百分比。
(1)本实验中设置B 组的作用是 ，实验中每
组设置多个重复样品的作用是
(2)在显微镜下观察前，使用解离液处理根尖细胞的作用是 ，在动
物细胞培养时，与本实验中解离液起相似作用的物质是 。在显微镜
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下观察时，根尖分生区细胞的形态特点是 。
(3)本实验中洗脱HU 后培养10h 的目的是 。将本实验的预期
实验结果填入下表中。
A 组
B 组
G1 期
S 期
G2 期
M 期
G1 期
S 期
G2 期
M 期
第一次检
测
0％
0％
25％
5％
第二次检
测
100％
0％
0％
0％
14．粗糙型链孢霉（染色体数2n=14）是一种多细胞真菌，其部分生活史过程如图1 所示，子
囊是粗糙型链孢霉的生殖器官。合子先进行减数分裂，再进行一次有丝分裂，最终形成8 个子囊
孢子。由于子囊外形狭窄，合了分裂形成的8 个子囊孢子按分裂形成的顺序排列在子囊中，图2
表示粗糙型链孢霉细胞不同分裂时期的图像（仅示部分染色体），请回答：
(1)图1 的b 中含有染色单体 条，形成的每个子囊孢子中染色体的数目为 条。
(2)在图1 所示C 过程中，可以观察到图2 中的 所示图像。图2 中丙图像可能出现在图
1 中的 （填图1 中表示过程的大写字母）过程中。
(3)已知子囊孢子大型（R）对小型（r）显性，黑色（H）对白色（h）显性，两对基因位于非
同源染色体上。现将大型黑色、小型白色两种子囊孢子分别培养成菌丝，两种菌丝杂交产生合子，
该合子基因型为 。若图1 所示子囊中的b 细胞表型为大型白色，则同一子囊中最终形成的
8 个子囊孢子的颜色和大小排布最可能是下图中的 （不考虑基因突变和染色体片段交换）。
A．
B．
C．
D．
6
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(4)在细胞分裂间期，线粒体的数目增多，其增多的方式有3 种假设：I.细胞利用磷脂、蛋白质
等重新合成；II.细胞利用其他生物膜装配形成；Ⅲ.结构乙分裂增殖形成。
有人通过放射性标记实验，对上述假设进行了探究，方法如下：首先将一种链孢霉营养缺陷
型突变株在加有3H 标记的胆碱（磷脂的前体）培养基中培养，然后转入另一种培养基中继续培
养，定期取样，检测细胞中线粒体的放射性。结果如下：
标记后细胞增殖的代数
1
2
3
4
测得的相对放射性
2.0
1.0
0.5
0.25
①与野生型相比，实验中所用链孢霉营养缺陷型突变株的代谢特点是 。
②实验中所用的“另一种培养基”在配制成分上的要求是 。
③通过上述实验，初步判断3 种假设中成立的是 （在I、II、III 中选择）
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