高中生物：细胞周期同步化

扩展：细胞周期的测定及其同步化

一、细胞周期同步化：在同种细胞组成的一个细胞群体中，不同的细胞可能处于细胞周期的

不同时相，人们可以通过人工选择或药物诱导来使整个细胞群体处于细胞周期的同一时相。

DNA合成阻断法：选用DNA合成抑制剂可逆地抑制S期细胞DNA合成，而不影响其他时

期的细胞周期运转，最终可将细胞群体阻断在可/S期交界处。

A：处于对数生长期的细胞；B：第一次加入TdR,所有处于S期的细胞立即被抑制，其

他细胞运行到G1/S交界处被抑制；C：将TdR洗脱，解除抑制，被抑制的细胞沿细胞

周期运行；D在解除抑制的细胞到达G1期终点前，第二次加入TdR并继续培养，所有

的细胞被抑制在Gi/S交界处

TdR双阻断法:第一次阻断时间应大于G2+M+G1期时间的总和，释放时间大于S期时间,

而小于G2+M+G1期时间,这样才能使所有位于G1/S期的细胞通过S期,而又不使沿周期

前进最快的细胞进入下一个S期。

例题：（2017年•全国卷皿）利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周

期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题：

（1）DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制

剂，处于期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的

期，以达到细胞周期同步化的目的。

（2）秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素

能够抑制,使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的

细胞（填"会”或“不会”）被阻断在间期。

（3）血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。

分裂间期的特点是（答出］点即可）。

1.（2016年•全国卷U）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能

解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述，错误的是（）

A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍

C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用

2.（2018年4月•浙江卷）下表所示为实验测得离体培养的胡萝卜根尖细胞的细胞周期各阶

段时间。

周期GiSG2M合计

时间（h）1.32.72.90.67.5

下列叙述正确的是（）

A.G1期的细胞中主要进行有关蛋白质的合成及核糖体的增生

B.用含DNA合成抑制剂的培养液培养1.3h后，细胞都被阻断在S期

C.G2期的细胞中每个染色体含2条并列的染色单体，导致染色体数目加倍

D.胡萝卜各组织细胞周期时间长短相同，但Gl、S、G2和M期的时间长短不同

3.下图表示用胸背（TdR）双阻断法使细胞周期同步化，其中A表示正常的细胞周期，G1、

S、G2、M期依次分别为10h、7h、3.5h、L5h；B表示经第一次阻断，细胞都停留在S

期；C表示洗去TdR恢复正常的细胞周期；D表示经第二次阻断，细胞均停留在G1/S交界

处。下列说法正确的是（）

A.实验中需要对细胞解离，漂洗，染色，制片，以便于显微镜下观察

B.胸背（TdR）很可能是通过阻碍核糖体与mRNA结合发挥作用的

C.第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后的7h到15h之间

D.若改用秋水仙素处理，则细胞会停留在G2/M交界处

4.在某高等动物细胞Z的细胞周期中，各时期经历时间依次为G1期8h,S期6h,G2期5

h,M期1h。某DNA合成抑制剂能特异地抑制DNA的合成，对S期以外的细胞无影响，

但可以阻止这些细胞进入S期而停留在G1/S交界处，抑制剂解除后所有细胞能继续进行

细胞周期运转。将一定数量的Z细胞和一定剂量的抑制剂加入细胞培养液中培养一段时

间，然后洗脱抑制剂，并更换培养液培养一段时间，第二次加入抑制剂培养一定时间后，

可使所有的细胞抑制在G1/S交界处，从而实现细胞周期的同步化。下列叙述正确的是

（）

A.实验开始时，培养液中的处于M期细胞占的比例可能为10%

B.第一次加入的抑制剂处理时间应不小于13h

C.第一次加入的抑制剂处理应使细胞处于G1/S交界处

D.第一次加入的抑制剂洗脱后，培养时间应大于6h、小于14h时第二次加入抑制剂

5.细胞周期可分为间期和分裂期（M期），间期又分为G1期、S期和G2期。下表为体外培

养的某种细胞的细胞周期各阶段时间（单位：小时），若在细胞的培养液中加入过量的DNA

合成抑制剂，则下列说法正确的是（）

细胞周期GiSGiM合计

时长（h）1073.51.522

A.M期细胞至少需要11.5小时后才能到达G1期和S期的交界处

B.G2期细胞至少需要11.5小时后才能到达G1期和S期的交界处

C.所有细胞都被抑制在G1期和S期的交界处都需15小时后

D.所有细胞都被抑制在G1期和S期的交界处都需22小时后

6.某DNA合成抑制剂能特异地抑制DNA的合成，而不影响处于其它时期的细胞进行细胞

周期运转，抑制剂解除后细胞能继续进行细胞周期运转。先后两次将一定剂量的抑制剂加入

细胞培养液培养一定时间后，可使所有的细胞抑制在G1期和S期交界处狭窄的区段。下列

叙述错误的是（）

A.第一次抑制剂处理时间不小于G2期、M期和G1期时间之和

B.第一次抑制剂处理使细胞均处于S期

C.第一次抑制剂去除后，细胞均从G2期开始进行细胞周期运转

D.第一次抑制剂去除后，细胞到达G1期终点前第二次加入抑制剂

7.一个处于培养状态下的动物细胞株，处于细胞周期各时期的均有若干，其数量与时长成正

比，已知细胞周期各阶段的时长如表（单位：h）：

Gi、Gt前期中期后期末期

57410.5]0.5

现对该细胞株依次进行了下列操作：①加入DNA合成抑制剂；②维持12h;③去除DNA合

成抑制剂；④维持12h；⑤加入DNA合成抑制剂；②维持7h„下列叙述错误的是（）

A.操作①只能使部分细胞停止分裂活动

B.操作④后不存在有染色单体的细胞

C.理论上操作②后处于S期（非Gi/S临界处）的细胞占7/26

D.若操作⑥之后去除DNA合成抑制剂，各细胞的分裂进程将“同步”

8.（2012年.上海高考）表中数据为实验测得体外培养的某种细胞的细胞周期各阶段时间（单

位：h）=

周期GiSGM合计

时长/h1073.51.522

（1）若在上述细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，处于期的细胞立刻被

抑制，再培养小时，则其余细胞都将被抑制在G1/S期交界处。

（2）去除抑制剂，更换新鲜培养液，细胞将继续沿细胞周期运行，在所有细胞达到期

终点前，再加入DNA合成抑制剂，则全部细胞都被阻断在G1/S期交界处，实现细胞周期

同步化。

二'细胞周期长短测定：

标记有丝分裂百分率法（PLM法）：利用3H标记的胸腺喀咤脱氧核昔（TdR）短暂培养细

胞一段时间后，凡是处于S期的细胞都会被标记，而处于其它时期的细胞则不带标记。将

3H-TdR洗脱，置换无放射性的新鲜培养液继续培养，被标记的S期细胞将陆续进入M期。

不同间隔时间定期取样，利用放射自显影技术显示被标记的M期细胞，在显微镜下观察计

数，计算其占M期细胞总数的百分数（即PLM）。

TGI:G1期的持续时间

TGI:G2期的持续时间

Ts:S期的持续时间

TM:M期的持续时间

Tc:一个细胞周期的持续时

间

PLM:被标记的M期细胞占

细胞周期各阶段的时间与PLM的关系

①待测细胞经3H-TdR标记后，所有S期细胞均被标记。

②S期细胞经G2期才进入M期，所以一段时间内PLM-Oo

③最先进入M期的标记细胞是被标记的S期最晚阶段的细胞。所以，从更换培养液开始到

被标记的M期细胞开始出现，所经历的时间是G2期时间。

④从被标记的M期细胞开始出现，到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历的

时间为M期时间。

⑤当PLM开始下降时，表明处于S期最早阶段的细胞也已进入M期。从被标记的M期细

胞开始出现到PLM开始下降时，所经历的时间为S期时间。

⑥从被标记的M期细胞开始出现并逐渐消失，到被标记的M期细胞再次出现，所经历的时

间为一个细胞周期总时间Tc。根据TC=TGI+TS+TG2+TM，即可求出TGI。

9.研究人员为测定细胞周期时间长短，进行如下实验：用含3H-TdRGH标记的胸腺喀咤脱

氧核甘）的原料培养某动物细胞，数分钟至半小时后获得细胞群体甲；随后将3H-TdR洗脱，

转换至不含3H-TdR培养液并继续培养得到细胞群体乙，则细胞群体乙（）

A.所有细胞均被3H-TdR标记

B.最先进入M期的标记细胞是S期最晚期细胞

C.培养液中缺乏氨基酸供应，细胞停留在S期

D.培养液中加入秋水仙素，M期细胞比例减少

10.为测定某种细胞分裂的细胞周期，利用3H标记的胸腺嚓咤脱氧核昔短暂培养该种细胞一

段时间后，处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸腺嚓咤脱氧核甘，再移至

普通培养基中培养，换用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。不同间隔时间取样，找出

正处于分裂期细胞的百分数。A：处于S期的细胞都被3H标记；B：被标记细胞最早进入分

裂期；C：50%分裂期细胞被标记且在增加；D：50%分裂期细胞被标记且在减少；E：出现

被标记细胞第二次进入分裂期。下列推测中，说法正确的是（）

取样时期ABCDE

111II

经历时间/h033.510.525

A.实验开始时细胞核中被标记的物质是DNA,标记的时期是M期

B.D点时标记细胞比例减少，表明最慢的标记细胞开始进入G2期

C.该细胞的细胞周期中S期占3小时

D.分裂期经历时间约为lh

11.在某生物细胞培养液中加入用3H标记的胸腺喀咤脱氧核昔酸，短暂培养一段时间后，洗

去3H标记的胸腺嚏咤脱氧核甘酸。使在该段时间内己处于DNA复制期不同阶段的全部细

胞中DNA被3H标记，而当时处于其他时期的细胞则不带标记。不同时间取样做细胞放射

性自显影，找出正处于有丝分裂的分裂期（M期）细胞，计算其中带3H标记的细胞占有丝

分裂细胞的百分数。得到下图（图1〜图4中横轴为时间，纵轴为带标记细胞占总细胞数的

百分数）：

（1）图1中a点开始检测到带3H标记分裂期细胞，则o~a为期。

（2）图1中b点带3H标记分裂期细胞数开始达到最大值，则a~b段表示期。

（3）图1中c点时，带标记的细胞百分数开始下降，则a~c段所经历的时间相当于期

的时间。

（4）此后，带标记的分裂期细胞数逐渐减少，直到消失，到第二次出现带有标记的细胞数

时为图中e点，则d~e段所经历的时间相当于时期的时间，因此一个完整的细胞周

期的时间相当于段经历的时间。

12.（2010年•江苏高考）细胞周期包括分裂间期（分为G1期、S期和G2期）和分裂期（M

期）。下图标注了甲动物（体细胞染色体数为12）肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA

含量。请回答下列问题：

M

―4*------------7.9------------

细胞周期及时长（h）

（1）若用含放射性同位素的胸背（DNA复制的原料之一）短期培养甲动物肠上皮细胞后,

处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸背，换用无放射性的新鲜培养液培

养，定期检测。预计最快约—h后会检测到被标记的M期细胞。

（2）从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历

的时间为—期的时间，处于该期的一个细胞中染色体数目的变化情况是。

（3）若向甲动物肠上皮细胞培养液中加入过量胸背，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于

其他时期的细胞不受影响。预计加入过量胸背约h后，细胞都将停留在S期。

（4）乙动物肠上皮细胞的细胞周期时长为24h,M期时长为1.9h。若要在显微镜下观察细

胞有丝分裂过程中染色体形态的变化，选用（填“甲”或“乙”）动物肠上皮细胞更合适。

（5）在光学显微镜下观察，同处于分裂末期的动物肠上皮细胞与洋葱根尖细胞，形态上最

主要的区别是