真核細(xì)胞的細(xì)胞周期受到環(huán)境因素的調(diào)控。為研究細(xì)胞如何感知環(huán)境變化完成相應(yīng)的生理過程,科研人員利用芽殖酵母開展下列實(shí)驗(yàn)。
(1)酵母菌的細(xì)胞周期包含分裂間期和分裂期,前者主要完成
DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成
DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成
。
(2)研究人員檢測了Whi5蛋白在細(xì)胞周期中的變化,如圖1,結(jié)果顯示,進(jìn)入細(xì)胞間期的GI期后,Whi5蛋白濃度 逐漸升高,之后恢復(fù)到一般水平/逐漸升高,而后下降到特定閾值
逐漸升高,之后恢復(fù)到一般水平/逐漸升高,而后下降到特定閾值
,該變化完成后細(xì)胞才進(jìn)入S期。由此推測Whi5蛋白濃度降低可以 促進(jìn)
促進(jìn)
細(xì)胞分裂。
(3)科研人員為進(jìn)一步確認(rèn)Whi5蛋白如何感知酵母菌周圍環(huán)境,從而決定是否進(jìn)入細(xì)胞周期,結(jié)果如圖2。
①結(jié)合圖1,據(jù)圖2推測,在缺少營養(yǎng)或不良環(huán)境中,酵母菌的細(xì)胞周期可能會 變長
變長
。
②為確定Whi5基因的表達(dá)情況,科研人員將其與熒光蛋白基因連接,構(gòu)建同時(shí)表達(dá)兩種蛋白的融合基因。據(jù)圖3可知,進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí),應(yīng)選擇的引物組合是 Ⅰ和Ⅳ
Ⅰ和Ⅳ
。
③科研人員用蛋白合成抑制劑CHX處理酵母細(xì)胞并檢測其Whi5蛋白含量變化,結(jié)果如圖4。據(jù)此推測,不同環(huán)境中的Whi5蛋白 均不降解
均不降解
,故細(xì)胞 會感知到環(huán)境中的不利信號,直至核內(nèi)的Whi5蛋白濃度恢復(fù)到升高前的水平
會感知到環(huán)境中的不利信號,直至核內(nèi)的Whi5蛋白濃度恢復(fù)到升高前的水平
,才能進(jìn)入S期。
(4)為研究酵母菌Whi5含量變化在感知環(huán)境信號方面的形成機(jī)制,科研人員進(jìn)一步測定了不同條件下連續(xù)分裂的親子代細(xì)胞中Whi5含量的變化。若發(fā)現(xiàn)子代酵母菌在細(xì)胞分裂過程中,Whi5蛋白含量的變化 與親代保持一致
與親代保持一致
,則可說明這種機(jī)制在酵母菌的遺傳信息中保留了應(yīng)答外界環(huán)境信號的遺傳印記。