DNA合成抑制剂TdR及其应用

DNA合成双阻断法的过程

疑难问题：在进行细胞增殖的教学内容，经常会出现DNA抑制剂对细胞增殖的影响，从而确定对细胞周期的影响。那么，DNA抑制剂有哪些？它们有什么应用？TdR阻断法为什么要两次？

据资料，DNA合成抑制剂顾名思义就是DNA合成的抑制剂，可以不影响其他时期细胞的运转，种类也有许多种，如5-氟脱氧尿嘧啶、羟基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高浓度AdR、GdR和TdR等。试题中出现最多的就是TdR，因为它对细胞的毒性相对要小，历年高考试题中出现过，下面简单作一介绍。

TdR：胸腺嘧啶核苷，是DNA的特异前体，能被S期细胞摄入，而掺进DNA中。通常使用的是3H或者14C标记的TdR。适当浓度的TdR就可以像其它四种脱氧核苷酸一样作为底物参与DNA合成，所以3H-TdR能标记S期的细胞，其中高浓度TdR对S期细胞的毒性较小，因此常用TdR双阻断法诱导细胞同步化。

DNA合成双阻断法的原理：利用TdR可以抑制DNA合成，而不影响其他时期细胞的运转，最终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处，使细胞同步化。

DNA合成双阻断法的过程：

第一次：在细胞处于对数生长期的培养基中加入过量TdR（Hela，2mol/L），S期细胞被抑制，其它细胞继续运转，最后停在G1/S交界处。S期细胞如何进入到G1/S交界处需要进行第二次。

第二次：移去TdR，洗涤细胞并加入新鲜培养液、细胞又开始分裂，当释放时间大于TS时，所有细胞均脱离S期，再次加入过量TdR，细胞继续运转至G1/S交界处，被过量TdR抑制而停止。

附试题：在高等动物Z细胞的细胞周期中，各时期经历时间依次为G1期为8h、S期6h、G2期5h、M期1h。HU（羟基脲）是一种DNA合成抑制剂，对S期以外的细胞无影响，但可以阻止细胞进入S期而停留在G1/S交界（看作G1期细胞）。科学家利用Z细胞和HU做了如下实验，每组设置多个重复样品。

①A组：培养液+Z细胞+HU（用生理盐水配置）B组：培养液+Z细胞+生理盐水

②培养14h后，检测统计A、B两组各时期细胞数所占百分比（第一次检测）。

③将A组中的HU全部洗脱，更换新鲜培养液培养10h，再向A组中加入HU。

④培养12h时间后，检测统计A、B两组各时期细胞数所占百分比（第二次检测）。

请回答：

（1）A组培养液中加入DNA合成抑制剂，处于______期的细胞立刻被抑制。

（2）G1期细胞发生的主要变化是______。S期的启动需要一种蛋白质分子作为启动信号，这种蛋白质在S期之前合成并存在于S期全过程中。若将S期和G1期细胞融合，则G1期细胞核进入S期的时间将______（填“不变”或“提前”或

“延后”）。

（3）①设计一张表格，并将A、B两组第一次检测统计的预测结果填入表中。

②A组的第二次检测统计结果是______。

分析：（1）DNA复制的时期是分裂间期的S期，所以向A组培养液中加入DNA合成抑制剂，则处于S期的细胞立刻被抑制。

（2）G1期细胞发生的主要变化是合成DNA所需蛋白质的合成和核糖体的增生。将S期和G1期细胞融合后，G1期的细胞中含有作为启动S期信号的蛋白质，使G1期的细胞比正常培养下提前进入S期。

（3）①A组培养液中加入了HU，而HU能抑制DNA合成，阻止细胞进入S期而停留在G1/S交界（看作G1期细胞），因此培养14h后，S期细胞占细胞周期的比例为30%，其余细胞均处于G1期，即比例为70%。B组培养液中没有加入HU，细胞正常分裂，因此培养14h后，G1期40%、S期30%、G2期25%、M期5%。据此绘制表格如下：

②将A组中的HU全部洗脱，更换新鲜培养液培养10h，再向A组中加入HU，则A组中30%处于S期的细胞也均进入G1期，因此A组的第二次检测统计结果是细胞都是G1期（或细胞都是G1/S交界）。

答案：（1）S

（2）合成DNA所需蛋白质的合成和核糖体的增生 提前

（3）表格如上

②细胞都是G1期（或细胞都是G1/S交界）