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。在實驗室條件下，它們生長迅速，完成一個分裂周期只需1～4h。在分裂過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“出芽”進(jìn)行繁殖的。一個“芽”經(jīng)過生長及有絲分裂后從已存在的“母”細(xì)胞上脫落下來，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，靠頂端延長進(jìn)行生長，并通過一個中間隔膜的形成來完成細(xì)胞分裂。野生型裂殖酵母種群中的細(xì)胞在分裂時長度相當(dāng)穩(wěn)定。因此，裂殖酵母的細(xì)胞長度是細(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)胞群體中每個細(xì)胞芽體的有無及大小與其所處細(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，一段時間后，它們會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)胞長度

酵母在遺傳上的突出特點為細(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）。

請回答問題：

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

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

（5）根據(jù)本題信息，請推測Hartwell是如何通過實驗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，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止所經(jīng)歷的整個過程 生長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，形成特別長的細(xì)胞 染色后觀察細(xì)胞核的狀態(tài)，測量芽的大小 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“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)胞靠頂端延長進(jìn)行生長，并通過一個中間隔膜的形成來完成細(xì)胞分裂。裂殖酵母的細(xì)胞長度是細(xì)胞所處細(xì)胞周期階段的指標(biāo)。溫度會影響細(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開始，到下一次分裂完成時為止所經(jīng)歷的全過程，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)胞會停留在細(xì)胞周期的一個特定時期，可以推測在37℃下芽殖酵母菌突變體的變異性狀是生長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，形成特別長的細(xì)胞，所以兩種細(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)胞周期階段的對應(yīng)關(guān)系，所以可以染色后觀察細(xì)胞核的狀態(tài)，測量芽的大小來判斷細(xì)胞處于細(xì)胞周期的某時期。

（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應(yīng)的25℃平板上的菌落即為目標(biāo)菌。