《2025年红对勾高考一轮复习金卷生物》

21.(11分)(2024·江苏泰州期末)染色体完成复制后产生的姐妹染色单体保持相互黏附状态。黏连蛋白(姐妹染色单体之间的连结蛋白)的裂解是分离姐妹染色单体的关键性事件,分离酶能水解黏连蛋白。下图表示细胞分裂过程中某染色体的变化情况(注:分裂间期包括G₁期、S期和G₂期,G₁期为DNA合成前期,S期为DNA合成期,G₂期为DNA合成后期)。回答下列问题:

(1)黏连蛋白是在细胞分裂间期的__________期合成后通过__________进入细胞核。
(2)同源染色体的非姐妹染色单体发生交换时,细胞中染色体处于图中__________状态。同源染色体分离时染色体处于__________状态。Ⅲ状态→Ⅳ状态过程发生在__________期。
(3)着丝粒是一段特殊的染色体片段,其物质组成主要为__________。动物细胞分裂时,__________发出的纺锤丝附着在着丝粒上。Shugoshin蛋白可与着丝粒周围的黏连蛋白结合,细胞内水解黏连蛋白的酶(分离酶)在中期已开始发挥作用,但着丝粒却要到后期才断裂,据此推测,Shugoshin蛋白的作用是__________,调控着丝粒分裂时间。
(4)分离酶的活性需要被严密调控。保全素能与分离酶紧密结合,并充当假底物而阻断其活性。下列叙述正确的是__________(多选)。
A.分离酶没有专一性
B.保全素和黏连蛋白是同一种蛋白质
C.保全素和黏连蛋白的空间结构局部相似
D.保全素和黏连蛋白竞争分离酶活性部位
(5)当有丝分裂进行到中期时将细胞置于较低温度下,则姐妹染色单体分离所需时间会延长。根据上述材料推测其原因是________。

答案：
(1)G₁　核孔　
(2)Ⅱ　Ⅲ　有丝分裂后期或减数第二次分裂后期　
(3)DNA和蛋白质　中心体　保护黏连蛋白不被分离酶破坏　
(4)CD　
(5)低温导致分离酶的活性降低
解析:
(1)在G₁期细胞合成了蛋白质，为细胞分裂做准备，所以黏连蛋白是在细胞分裂间期的G₁期合成的，然后通过核孔进入细胞核与染色体结合。
(2)在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换时，黏连蛋白保护着姐妹染色单体防止分离，即处于图中的Ⅱ状态，同源染色体分离时，则发生互换的非姐妹染色单体要分离，则染色单体两端的黏连蛋白被水解，则处于图中的Ⅲ状态。Ⅲ状态→Ⅱ状态过程发生了着丝粒的分裂，即发生在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。
(3)着丝粒是一段特殊的染色体片段，其组成成分与染色体的相同，都主要是DNA和蛋白质。动物细胞的纺锤丝是由中心体发出的。Shugoshin蛋白可与着丝粒周围的黏连蛋白结合，细胞内水解黏连蛋白的酶(分离酶)在中期已开始发挥作用，但着丝粒却要到后期才断裂，据此推测，Shugoshin蛋白能保护黏连蛋白不被分离酶破坏，调控着丝粒分裂时间。
(4)酶具有专一性，分离酶也具有专一性，A错误;保全素和黏连蛋白是不同种的蛋白质，B错误;保全素和黏连蛋白都能与分离酶结合，二者的空间结构有局部相似之处，C正确;保全素和黏连蛋白都能与分离酶结合，竞争分离酶的活性部位，D正确。
(5)低温导致酶的活性降低，所以当有丝分裂进行到中期时将细胞置于较低温度下，分离酶的活性降低，分解黏连蛋白的速度降低，则姐妹染色单体分离所需时间会延长。