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用于細胞周期研究中，這些單細胞生物能夠表現(xiàn)出細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，與細胞核分裂直接相關(guān)的紡錘體位于細胞核內(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”細胞上脫落下來，從而形成新的子細胞。因此，芽的大小就成為細胞處于細胞周期某一階段的指標。裂殖酵母細胞是圓柱狀的，靠頂端延長進行生長，并通過一個中間隔膜的形成來完成細胞分裂。野生型裂殖酵母種群中的細胞在分裂時長度相當穩(wěn)定。因此，裂殖酵母的細胞長度是細胞所處細胞周期階段的很好指標。

Hartwell和同事篩選到細胞周期相關(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，細胞群體中每個細胞芽體的有無及大小與其所處細胞周期的階段相關(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℃下的細胞長度

酵母在遺傳上的突出特點為細胞周期進程中關(guān)鍵調(diào)控因子的鑒定奠定了基礎(chǔ)，也為研究細胞周期的調(diào)控機理提供了豐富信息。細胞周期調(diào)控的分子機制在進化過程中非常保守，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種裂殖酵母細胞長度不同的原因__________。

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

（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，不能完成細胞分裂 野生型裂殖酵母在37℃下能進行細胞分裂，因此，細胞長度較短；cdc2溫度敏感型裂殖酵母細胞突變體在37℃條件下，不能進入分裂期，但能繼續(xù)生長，形成特別長的細胞 染色后觀察細胞核的狀態(tài)，測量芽的大小 用物理或化學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)，然后將復制后的平板置于37℃培養(yǎng)，停止增殖的菌落所對應的25℃平板上的菌落即為目標菌

【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)研究考查細胞分裂的內(nèi)容。有題文可知：芽殖酵母是通過“出芽”進行繁殖的。芽的大小就成為細胞處于細胞周期某一階段的指標。裂殖酵母細胞靠頂端延長進行生長，并通過一個中間隔膜的形成來完成細胞分裂。裂殖酵母的細胞長度是細胞所處細胞周期階段的指標。溫度會影響細胞分裂有關(guān)的基因。

（1）細胞周期是指連續(xù)分裂的細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胞會停留在細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，不能完成細胞分裂。

（3）野生型裂殖酵母菌在37℃下能進行細胞分裂，因此，細胞長度較短；cdc2溫度敏感型裂殖酵母細胞突變體在37℃條件下，不能進入分裂期，但能繼續(xù)生長，形成特別長的細胞，所以兩種細胞體積不同。

（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，與細胞核分裂直接相關(guān)的紡錘體位于細胞核內(nèi)，故要找出芽殖酵母芽體的大小與細胞所處細胞周期階段的對應關(guān)系，所以可以染色后觀察細胞核的狀態(tài)，測量芽的大小來判斷細胞處于細胞周期的某時期。

（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)，然后將復制后的平板置于37℃培養(yǎng)，停止增殖的菌落所對應的25℃平板上的菌落即為目標菌。