Question

阅读下面的材料，完成（1）~（5）题。

芽殖酵母和裂殖酵母被广泛地应用于细胞周期研究中。这些单细胞生物能够表现出细胞周期的所有基本步骤。在实验室条件下，它们生长迅速，完成一个分裂周期只需1～4h。在分裂过程中酵母的核被膜并不解体，与细胞核分裂直接相关的纺锤体位于细胞核内（见图1）。

顾名思义，芽殖酵母是通过“出芽”进行繁殖的。一个“芽”经过生长及有丝分裂后从已存在的“母”细胞上脱落下来，从而形成新的子细胞。因此，芽的大小就成为细胞处于细胞周期某一阶段的指标。裂殖酵母细胞是圆柱状的，靠顶端延长进行生长，并通过一个中间隔膜的形成来完成细胞分裂。野生型裂殖酵母种群中的细胞在分裂时长度相当稳定。因此，裂殖酵母的细胞长度是细胞所处细胞周期阶段的很好指标。

Hartwell 和同事筛选到细胞周期相关基因（cdc）的温度敏感型突变体。野生型芽殖酵母在25℃和37℃下都可以正常分裂繁殖，细胞群体中每个细胞芽体的有无及大小与其所处细胞周期的阶段相关。温度敏感型突变体在25℃可以正常分裂繁殖，在37℃则失去正常分裂繁殖的能力，一段时间后，它们会以芽大小相同的形态死亡（图2）。

其他研究人员在裂殖酵母中发现的cdc2温度敏感型突变体，在37℃时的表型如图3。

酵母在遗传上的突出特点为细胞周期进程中关键调控因子的鉴定奠定了基础，也为研究细胞周期的调控机理提供了丰富信息。细胞周期调控的分子机制在进化过程中非常保守，在酵母中鉴别出的调控因子，一般可以在其他高等真核生物中找到其同源蛋白（氨基酸序列相似性较高）。

请回答问题：

（1）细胞周期是指________。

（2）由图2可知，在37℃下芽殖酵母突变体的变异性状是________。

（3）请解释图3所示2-种裂殖酵母细胞长度不同的原因________。

（4）要找出芽殖酵母芽体的大小与细胞所处细胞周期阶段的对应关系，应采取的具体做法是________。

（5）根据本题信息，请推测Hartwell是如何通过实验操作获得该温度敏感型突变体的？ ____________________

Answer

连续分裂的细胞，从一次细胞分裂结束时开始，直到下一次细胞分裂结束时终止的整个过程 生长停止在大小相同的阶段，不能完成细胞分裂 野生型裂殖酵母在37oC下能进行细胞分裂，因此，细胞长度较短；cde2温度敏感型突变体在37oC时不能进入分裂期，但能继续生长，形成特别长的细胞 染色后观察细胞核的状态，测量芽的大小 用物理或化学因素诱变野生型芽殖酵母，诱变后在25oC条件下涂布平板培养，然后将复制（日迹法）后的平板置于37oC培养，停止增殖的菌落所对应的25oC平板上的菌落即为目标菌

【解析】

本题以酵母菌为材料研究酵母菌的繁殖，从题干和图片看出芽殖酵母是形成芽体，从而形成新的子代，所以子代和亲代大小不一；而裂殖酵母是通过细胞分裂产生子代，所以新形成的子代个体体积大小一致。

（1）细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次细胞分裂结束时开始，直到下一次细胞分裂结束时终止的整个过程。

（2）由图2可知，细胞停滞在细胞周期的一个特定时期，可以推测在37℃下芽殖酵母突变体的变异性状是生长停止在大小相同的阶段，不能完成细胞分裂。

（3）野生型裂殖酵母在37℃下能进行细胞分裂，因此，细胞长度较短；cde2温度敏感型突变体在37℃时不能进入分裂期，但能继续生长，形成特别长的细胞，所以两种细胞体积不同。

（4）根据题干给出的信息“芽的大小就成为细胞处于细胞周期某一阶段的指标”，所以可以染色后观察细胞核的状态，测量芽的大小来判断细胞处于细胞周期的某时期。

（5）由于温度敏感型突变体在25℃可以正常分裂繁殖，在37℃则失去正常分裂繁殖的能力，所以可以利用影印培养法来获得，即利用物理或化学因素诱变野生型芽殖酵母，诱变后在25℃条件下涂布平板培养，然后将复制后的平板置于37℃培养，停止增殖的菌落所对应的25℃平板上的菌落即为目标菌。