Question

【题目】细胞周期受到一系列分子的精确调控，调控异常会引起细胞增殖异常，从而导致肿瘤的发生。S蛋白与肿瘤的发生发展密切相关，为研究S蛋白对肿瘤细胞有丝分裂是否具有调控作用，实验人员做了以下探索：

（1）获得能表达融合蛋白（GFP-H2B）的人宫颈癌（Hela）细胞：染色体（质）的主要成分是_____和蛋白质，H2B是染色体中的一种蛋白；GFP是一种绿色荧光蛋白（利用荧光显微镜可以观察活细胞中GFP发出的荧光）。将含融合基因的_____导入Hela细胞，使其能表达GFP-H2B，用于连续观察活细胞中_____，从而判断细胞所处的时期，进而得出分裂各时期持续的时间。

（2）干扰癌细胞中S蛋白的表达：

将Hela-GFP-H2B细胞接种在细胞培养板的2个孔中，实验组加入能与S基因mRNA互补配对的siRNA，对照组应加入_____；24h后，检测S蛋白的含量，结果如右图。实验结果表明，____。

（3）Hela细胞的同步化处理：将（2）中的两组细胞进行如下图所示的处理。

阻断I：培养在含有过量的TdR（DNA复制抑制剂）的培养液中，培养时间不短于（G2+M+G1）的时间总和，使细胞都停留在S期；

解除：更换正常的新鲜培养液，培养的时间应控制在_____范围之间；

阻断II：处理与阻断I相同。

经过以上处理后，所有细胞都停留在细胞周期的某一时刻，请用在图d中标出_____，从而实现细胞周期的同步化。

（4）活细胞成像，测定细胞分裂期的时间：

对上述同步化处理的两组细胞放入正常培养液中培养7h，再用荧光显微镜对各组细胞的有丝分裂期进程进行图像采集，5min采集一次图像，部分结果如下：

图中A细胞处于______期，D细胞发生的主要变化是______。由图可知，__________。由此表明S蛋白的功能是______。

（5）请你提出一个进一步研究的课题：__________。

Answer 1

【答案】DNA 表达载体 染色体存在状态 碱基数目相同但不能与S蛋白mRNA互补配对的RNA（或“无关的RNA”） 实验组中的S基因的表达干扰成功 大于S，小于（G2+M+G1） 前 着丝点分裂，姐妹染色单体分离 从前期到中期持续时间实验组比对照组长 对细胞周期有调控作用，能明显缩短前期到中期（前期）的时间 S蛋白调控细胞周期的机理；利用S蛋白研究抗肿瘤的靶向药物；利用S蛋白对细胞周期的调控作用，抑制肿瘤生长的研究；探究S蛋白治疗癌症的途径。

【解析】

1、染色体由蛋白质和DNA组成，染色体是基因的主要载体，基因能知道蛋白质的合成进而实现了对性状的控制。

2、在显微镜下通过观察染色体的行为变化来确定细胞所处的分裂时期。

（1）获得能表达融合蛋白（GFP-H2B）的人宫颈癌（Hela）细胞：染色体（质）的主要成分是DNA和蛋白质，H2B是染色体中的一种蛋白；GFP是一种绿色荧光蛋白（利用荧光显微镜可以观察活细胞中GFP发出的荧光）。将含融合基因的表达载体导入Hela细胞，使其能表达GFP-H2B，用于连续观察活细胞中染色体的状态，从而判断细胞所处的时期，进而得出分裂各时期持续的时间。

（2）将Hela-GFP-H2B细胞接种在细胞培养板的2个孔中，实验组加入能与S基因mRNA互补配对的siRNA，对照组应加入碱基数目相同但不能与S蛋白mRNA互补配对的RNA（或“无关的RNA”）；24h后，检测S蛋白的含量，结果如右图。图中显示实验组中没有S蛋白出现，说明实验组中的S基因的表达干扰成功。

（3）实现细胞周期的同步；阻断I：由于培养液中含有过量的TdR（DNA复制抑制剂）的培养液中，在培养时间不短于（G2+M+G1）的时间总和，使细胞都停留在S期；

解除：更换正常的新鲜培养液，培养时间大于S保证了刚刚进入S期而被停留的细胞解除，培养的时间小于（G2+M+G1）保证了度过S期而被停留的细胞的解除，故培养范围应在大于S，小于（G2+M+G1）。阻断II的处理与阻断I相同。故经过以上处理后，所有细胞都停留在细胞周期S期，如图所示：

（4）图中A细胞处于前期，D细胞发生的主要变化是着丝点分裂，姐妹染色单体分离。由图可知：从前期到中期持续时间实验组比对照组长。由此表明S蛋白的功能是对细胞周期有调控作用，能明显缩短前期到中期（前期）的时间。

（5）进一步研究的课题：S蛋白调控细胞周期的机理；利用S蛋白研究抗肿瘤的靶向药物；利用S蛋白对细胞周期的调控作用，抑制肿瘤生长的研究；探究S蛋白治疗癌症的途径。