Question

【題目】細胞周期受到一系列分子的精確調控，調控異常會引起細胞增殖異常，從而導致腫瘤的發生。S蛋白與腫瘤的發生發展密切相關，為研究S蛋白對腫瘤細胞有絲分裂是否具有調控作用，實驗人員做了以下探索：

（1）獲得能表達融合蛋白（GFP-H2B）的人宮頸癌（Hela）細胞：染色體（質）的主要成分是_____和蛋白質，H2B是染色體中的一種蛋白；GFP是一種綠色熒光蛋白（利用熒光顯微鏡可以觀察活細胞中GFP發出的熒光）。將含融合基因的_____導入Hela細胞，使其能表達GFP-H2B，用于連續觀察活細胞中_____，從而判斷細胞所處的時期，進而得出分裂各時期持續的時間。

（2）干擾癌細胞中S蛋白的表達：

將Hela-GFP-H2B細胞接種在細胞培養板的2個孔中，實驗組加入能與S基因mRNA互補配對的siRNA，對照組應加入_____；24h后，檢測S蛋白的含量，結果如右圖。實驗結果表明，____。

（3）Hela細胞的同步化處理：將（2）中的兩組細胞進行如下圖所示的處理。

阻斷I：培養在含有過量的TdR（DNA復制抑制劑）的培養液中，培養時間不短于（G2+M+G1）的時間總和，使細胞都停留在S期；

解除：更換正常的新鮮培養液，培養的時間應控制在_____范圍之間；

阻斷II：處理與阻斷I相同。

經過以上處理后，所有細胞都停留在細胞周期的某一時刻，請用在圖d中標出_____，從而實現細胞周期的同步化。

（4）活細胞成像，測定細胞分裂期的時間：

對上述同步化處理的兩組細胞放入正常培養液中培養7h，再用熒光顯微鏡對各組細胞的有絲分裂期進程進行圖像采集，5min采集一次圖像，部分結果如下：

圖中A細胞處于______期，D細胞發生的主要變化是______。由圖可知，__________。由此表明S蛋白的功能是______。

（5）請你提出一個進一步研究的課題：__________。

Answer 1

【答案】DNA 表達載體 染色體存在狀態 堿基數目相同但不能與S蛋白mRNA互補配對的RNA（或“無關的RNA”） 實驗組中的S基因的表達干擾成功 大于S，小于（G2+M+G1） 前 著絲點分裂，姐妹染色單體分離 從前期到中期持續時間實驗組比對照組長 對細胞周期有調控作用，能明顯縮短前期到中期（前期）的時間 S蛋白調控細胞周期的機理；利用S蛋白研究抗腫瘤的靶向藥物；利用S蛋白對細胞周期的調控作用，抑制腫瘤生長的研究；探究S蛋白治療癌癥的途徑。

【解析】

1、染色體由蛋白質和DNA組成，染色體是基因的主要載體，基因能知道蛋白質的合成進而實現了對性狀的控制。

2、在顯微鏡下通過觀察染色體的行為變化來確定細胞所處的分裂時期。

（1）獲得能表達融合蛋白（GFP-H2B）的人宮頸癌（Hela）細胞：染色體（質）的主要成分是DNA和蛋白質，H2B是染色體中的一種蛋白；GFP是一種綠色熒光蛋白（利用熒光顯微鏡可以觀察活細胞中GFP發出的熒光）。將含融合基因的表達載體導入Hela細胞，使其能表達GFP-H2B，用于連續觀察活細胞中染色體的狀態，從而判斷細胞所處的時期，進而得出分裂各時期持續的時間。

（2）將Hela-GFP-H2B細胞接種在細胞培養板的2個孔中，實驗組加入能與S基因mRNA互補配對的siRNA，對照組應加入堿基數目相同但不能與S蛋白mRNA互補配對的RNA（或“無關的RNA”）；24h后，檢測S蛋白的含量，結果如右圖。圖中顯示實驗組中沒有S蛋白出現，說明實驗組中的S基因的表達干擾成功。

（3）實現細胞周期的同步；阻斷I：由于培養液中含有過量的TdR（DNA復制抑制劑）的培養液中，在培養時間不短于（G2+M+G1）的時間總和，使細胞都停留在S期；

解除：更換正常的新鮮培養液，培養時間大于S保證了剛剛進入S期而被停留的細胞解除，培養的時間小于（G2+M+G1）保證了度過S期而被停留的細胞的解除，故培養范圍應在大于S，小于（G2+M+G1）。阻斷II的處理與阻斷I相同。故經過以上處理后，所有細胞都停留在細胞周期S期，如圖所示：

（4）圖中A細胞處于前期，D細胞發生的主要變化是著絲點分裂，姐妹染色單體分離。由圖可知：從前期到中期持續時間實驗組比對照組長。由此表明S蛋白的功能是對細胞周期有調控作用，能明顯縮短前期到中期（前期）的時間。

（5）進一步研究的課題：S蛋白調控細胞周期的機理；利用S蛋白研究抗腫瘤的靶向藥物；利用S蛋白對細胞周期的調控作用，抑制腫瘤生長的研究；探究S蛋白治療癌癥的途徑。