Question

Ⅰ、在某生物細胞培養液中加入用³H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸，短暫培養一段時間后，洗去³H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸。使在該段時間內已處于DNA復制期不同階段的全部細胞中DNA被³H標記，而當時處于其它時期的細胞則不帶標記。間期分為  G1期（DNA復制前期），S期（DNA復制期,占間期的大部分時間）， G2期（DNA復制后期），不同時間取樣做細胞放射性自顯影，找出正處于有絲分裂的M期 (分裂期)細胞，計算其中帶³H標記的細胞占所有細胞的百分數。得到下圖（圖1～圖4中橫軸為時間，縱軸為帶標記細胞占總細胞數的百分數）：回答各時期均用字母表示

（1）圖2中a點開始檢測到帶³H標記分裂期細胞，則o-a為___________期

（2）圖2中b點帶³H標記分裂期細胞數開始達到最大值，則a-b段表示   期。

（3）圖3中c點時，帶標記的細胞百分數開始下降，則a-c段表示什么時期：_________

（4）此后，帶標記的分裂期細胞數逐漸減少，直到消失，到第二次出現帶有標記的細胞數時為圖表中e點，則一個完整的細胞周期的時間為：                     。

Ⅱ、操縱元是原核細胞基因表達調控的一種組織形式，它由啟動子、結構基因，(編碼蛋白基因)、終止子等部分組成。如圖表示大腸桿菌細胞中核糖體蛋白(RP)合成及調控過程，圖中①②表示相關生理過程，mRNA上的RBS是核糖體結合位點。請回答下列問題：

(1)啟動子的基本組成單位是           ，

(2)過程①進行的場所是        ，RPl中有一段氨基酸序列為“一絲氨酸一組氨酸一谷氨酸一”，轉運絲氨酸、組氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密碼子分別為AGA、GUG、CUU，則基因1中決定該氨基酸序列的模板鏈堿基序列為          。

(3)圖示表明，當細胞中缺乏足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白RPl能與mRNA分子上的RBS位點結合，從而導致mRNA      ，終止核糖體蛋白的合成。這種調節機制 既保證細胞內rRNA與核糖體在數量上的平衡，又可以減少       。

(4)大豆中的一種成分——染料木黃酮因能抑制rRNA形成而成為抗癌藥物的成分，試結合題中信息分析染料木黃酮抗癌的機理                               。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）G2期    

（2）M期  （3）S期、 （4）a-e或b-f

Ⅱ（1）脫氧核苷酸    （2）細胞質（核區或擬核亦可）    -AGAGTGCTT- 

（3）不能與核糖體結合     物質和能量的浪費   

（4）該物質（染料木黃酮）可以抑制rRNA的形成，PP1與mRNA中RBS位點結合，終止核糖體蛋白的合成，進而減少細胞中核糖體的數量，降低蛋白質的合成速率，抑制癌細胞的生長、增殖。（2分）

【解析】

試題分析：Ⅰ根據題意可知，考試時所標記的細胞均為間期的細胞，而分裂期的細胞未被標記；而最終檢測是分裂期細胞所占的比例，也就說間期的細胞開始進入分裂期后才會被檢測到。標記有絲分裂百分率法（percentage labeled mitoses，PLM）是一種常用的測定細胞周期時間的方法。其原理是對測定細胞進行脈沖標記、定時取材、利用放射自顯影技術顯示標記細胞，通過統計標記有絲分裂細胞百分數的辦法來測定細胞周期。

有關名詞：

TG1：G1期的持續時間

TG2：G2期的持續時間

TS：S期的持續時

TM：M期的持續時間

TC：一個細胞周期的持續時間

PLM：標記的有絲分裂細胞所占的比例

TDR：胸腺嘧啶核苷，是DNA的特異前體，能被S期細胞攝入，而摻進DNA中。通常使用的是3H或者14C標記的TDR。

測定原理（圖13-2）：

① 待測細胞經3H-TDR標記后，所有S期細胞均被標記。

② S期細胞經G2期才進入M期，所以一段時間內PLM=0。

③開始出現標記M期細胞時，表示處于S期最后階段的細胞，已渡過G2期，所以從PLM=0到出現PLM的時間間隔為TG2。

④ S期細胞逐漸進入M期，PLM上升，到達到最高點的時候說明來自處于S最后階段的細胞，已完成M，進入G1期。所以從開始出現M到PLM達到最高點（≈100%）的時間間隔就是TM。

⑤ 當PLM開始下降時，表明處于S期最初階段的細胞也已進入M期，所以出現LM到PLM又開始下降的一段時間等于TS。

⑥ 從LM出現到下一次LM出現的時間間隔就等于TC，根據TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出的TG1長度。

事實上由于一個細胞群體中TC和各時相不盡相同，第一個峰常達不到100%，以后的峰會發生衰減，PLM不一定會下降到零，所以實際測量時，常以（TG2+1/2TM）-TG2的方式求出TM。

（1）圖2中a點開始檢測到帶3H標記分裂期細胞，可知a點開始進入細胞分裂期，則oa段為細胞分裂間期中的G2期。

（2）圖2中b點帶3H標記分裂期細胞數開始達到最大，意味著越來越多的細胞開始進入分裂期。

（3）圖3中c點時，帶標記的細胞百分數開始下降，表示原出于S期與G1期交界處的細胞已開始有絲分裂，也就是說a-c階段表示細胞中DNA開始復制為S期。

（4）標記物從第一次出現到第二次出現表示細胞分裂的一個周期。故a-e表示一個細胞周期。

Ⅱ（1）啟動子的化學本質是屬于DNA，所以其的基本單位為脫氧核苷酸。

（2）從圖中可以看出①為轉錄②為翻譯的過程，對于大腸桿菌來說，細胞內轉錄的場所主要發生擬核之中；根據反密碼子可以寫出mRNA中的密碼子依次為UCUCACGAA,對應的基因中的堿基序列為AGAGAGCTT.

（3）從圖中可以看出，當缺乏足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白RPl能與mRNA分子上的RBS位點結合，使得mRNA不能與核糖體結合，讓蛋白質的形成過程直接終止；等到可以合成蛋白質時再合成，從而減少物質和能量的浪費。

（4）結合上題可知，rRAN減少時，蛋白質的合成會被終止。從而抑制癌細胞的生長和繁殖。

考點：本題考查細胞的分裂和基因的表達。

點評：本題極難，第一題對于一般學生來說幾乎無法理解，需要用到課外的知識，僅僅從本題中獲得的信息是很難正確解答的，對于本題，學生不必研究過多，打好基礎才是上策。