高中生物胚胎干细胞的来源及分化综合题

2015年10月5日，我国科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得诺贝尔生理学或医学奖．青蒿素被誉为“东方神药”，是一种高效低毒的治疗疟疾的药物，近年来又发现青蒿素具有较强的抗肿瘤活性作用．某科研小组进行了如下实验：
①将等量的人胆囊癌（GBC﹣SD）细胞悬液分别接种于若干个含有等量培养液的培养瓶中；
②将培养瓶置于37℃、5%CO₂培养箱中培养24小时，静置、除去上清液；
③分别加入等量含2μmol/L、4μmol/L、8μmol/L、16μmol/L的青蒿素的培养液，于37℃、5%CO₂培养箱中继续培养；
④分别在培养至72h时吸取培养液，统计并计算细胞增殖抑制率．
⑤重复上述实验步骤3次。
请回答下列问题：
（1）科研小组进行上述实验的目的是_______________。
（2）步骤③中需要设置对照组，对照组的处理方法为_________________。
为了保证实验结果的准确性，在实验过程中必须保证各组之间______________（填写两个实验无关变量）保持相同且适宜。
（3）请设计一个用于记录实验结果的表格。

目前临床上治疗癌症的方法，一般是手术切除肿瘤，为防止体内残留癌细胞，在手术后进行化疗．某生物兴趣小组的同学从资料上获知：二氯二乙胺能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用．他们推测：二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，能作为一种癌症的化疗药物．就此问题他们设计实验进行了探究．
实验材料：肝部长有肿瘤的小鼠，二氯二乙胺溶液，蒸馏水，生理盐水，含有全部营养物质的细胞培养液，显微镜，血球计数板，试管，吸管等．
（1）其中某位同学的实验操作如下：（请将实验内容补充完整）
①取洁净的培养皿一个，加入适量的培养液，从小鼠肝部切取肿瘤组织，剪碎，并用        处理，使其分散开来，置于培养皿中培养．
②取洁净的试管5支，加入等量的培养液，编号1、2、3、4、5，并在1～4号试管中加入等量的不同浓度的二氯二乙胺溶液，5号试管中加入        ．
③从培养皿中吸取等量的培养液置于1﹣5号试管中，振荡后，在冰箱中培养一段时间．
④从静置的5支试管中吸取适量的培养液置于血球计数板内，在显微镜下计数，记录数据．
（2）请你纠正上面这位同学操作上的错误
①       ；
②       ．
（3）另一位同学按照正确的方法进行实验，得到的结果如下：

实验组别	1	2	3	4	5
二氯二乙胺浓度（mg/mL）	0.1	0.2	0.3	0.4	0
细胞数目（个/mL）	320	275	186	96	560

根据实验结果，你能得出的结论是        ．

DNA作为遗传物质，其完整性的维系是至关重要的。然而，DNA难免会受到外界环境影响而出现损伤。在进化过程中，生物个体获得了应对DNA损伤的一系列修复功能，当不能完全修复时，细胞可能癌变，也可能衰老或凋亡，在这一过程中，细胞调控因子p53具有重要地位：当其因各种原因失活时，出现肿瘤的机会将大大提高；若该调控因子存在，细胞将更可能衰老或者凋亡而不是癌变。根据上述资料，完成下列有关该过程的分析。
（1）细胞凋亡是由          所决定的细胞自动结束生命的过程，因其受到严格的遗传机制调控，也常常被称为细胞          性死亡。
（2）外界环境中因素能够影响DNA的复制，但不同环境因素诱发的机理不同，如紫外线、X射线及其他辐射能__     __，亚硝酸、碱基类似物等能____  ，某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。
（3）细胞对DNA损伤的修复，形式虽然多样，但都是以未发生错误的母链为模版，按照原则对子链进行修复。
（4）从上述资料分析，编码细胞调控因子p53的基因属于         （抑癌，原癌）基因。

细胞凋亡是细胞自动结束生命的过程，下图表示细胞凋亡的过程，图中Dnase为核酸内切酶，能够切割DNA形成DNA片段；Caspase是一类蛋白水解酶，负责选择性地切割某些蛋白质。请据图回答下列问题。

（1）细胞膜上受体的化学本质是____    ____，受体的存在体现了细胞膜具有____  ____的功能。
（2）凋亡基因的表达最终通过_____   ___（填细胞器名称）来实现。
（3）Dnase破坏DNA分子的___  _____（填化学键名称），从而形成DNA片段，使正常基因失去功能。Caspase能够破坏特定蛋白质中的______     __（填化学键名称），从而形成多肽片段，导致蛋白质失活。
（4）吞噬细胞以_____    ___方式吞噬凋亡细胞，与凋亡细胞分解密切相关的细胞器是_____ ___。

下图表示细胞内发生的一系列重大生命活动，请据图回答下列问题。

（1）若白细胞发生了癌变，根本原因是细胞中的________________发生了突变，
（2）在A、B、C、D四项生命活动中，在人幼年时期能够发生的是________，（填写字母序号）；属于细胞正常生命历程的是________。（填写字母序号）
（3）B过程的结果，导致细胞在形态、结构和生理功能等方面发生了改变，但是细胞中的遗传物质___（填“发生”或“未发生”）改变。
（4）在A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在   （填字母序号）过程。

肝脏在人体具有重要的作用，肝脏的基本组成单位是肝细胞。在相关激素的作用下，既能将葡萄糖合成肝糖原，又能在适宜的时候将肝糖原分解成葡萄糖。回答下面相关问题：
（1）胰岛素促使肝细胞合成肝糖原，体现了细胞膜的           功能。
（2）在肝细胞中，葡萄糖合成肝糖原与肝糖原分解成葡萄糖所需的酶是否相同？       。
（3）如果葡萄糖进入肝细胞的方式是主动运输，那么葡萄糖出肝细胞的方式是        。
（4）肝细胞中能产生ATP的细胞器是           。
（5）一般接受激素信息的受体在细胞膜上，但也有的在细胞内的。肝细胞接受胰高血糖素的受体位于           。
（6）肝细胞的生命历程中，是否会衰老？           。肝细胞凋亡过程中基因是怎样控制细胞自动死亡的？                 。
（7）下面中心法则的过程里可以在肝细胞的生命历程中发生的有           。

目前临床上癌症治疗的方法，一般是手术切除肿瘤，为防止体内残留癌细胞，在手术后进行化疗。某生物兴趣小组的同学从资料上获知：二氯二乙胺能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。他们推测：二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，能作为一种癌症的化疗药物，并就此问题设计实验进行了探究。
实验材料：肝部长有肿瘤的小鼠，二氯二乙胺溶液，蒸馏水，生理盐水，含有全部营养物质的细胞培养液，显微镜，血球计数板，试管，吸管，培养皿等。
（1）其中某位同学实验操作如下：（请将实验内容补充完整）
a．取洁净的培养皿一个，加入适量的培养液，从小鼠肝部切取肿瘤组织，剪碎，并用处理，使其分散开来，配制成细胞悬液，将其均匀分成5份，置于5个培养皿中培养，分别编号。
b．取洁净的试管5支，加入等量的培养液，编号1、2、3、4、5，并在
1-4号试管中加入等量的不同浓度的二氯二乙胺溶液，5号试管中加入，作为______组。
c．将步骤b中的配制的溶液分别置于5个培养皿中，摇匀后，在冰箱中培养一段时间。
d．在5个培养皿加入适量的胰蛋白酶处理，配制相应的细胞悬液，振荡摇匀，分别吸取适量的悬液置于内，在显微镜下计数，记录数据。
（2）请你纠正上面这位同学操作上的错误。
（3）另一位同学按照正确的方法进行实验，得到的结果如下：

实验组别	1	2	3	4	5
二氯二乙胺浓度（mg/ml）	0．1	0．2	0．3	0．4	0
细胞数目（个/mL）	320	275	186	96	560

a．在该实验中，自变量是               。
b．根据实验结果，你能得出的结论是      。
（4）在体外培养肿瘤细胞时，除了给予一定量的O₂以维持细胞呼吸外，需要提供___     __气体以维持PH值，还需要提供_____________环境，合成培养基需特别添加___________。
（5）若开始培养时取一滴培养液观察有100个肿瘤细胞，经24 h培养后，取一滴稀释100倍后再取一滴（设三次的“一滴”等量）观察，发现有64个肿瘤细胞，此肿瘤的细胞周期约为______h。

雾霾环境中的致癌因子可能通过改变正常细胞中遗传物质的结构或功能使其变为癌细胞。年老体衰的人细胞发生癌变后，癌细胞特别容易冲破细胞识别作用，逃避机体的免疫监视。请根据上述材料完成下列问题。
（1）老人易患癌症原因可能是________能力降低，导致机体无法识别并杀死癌变细胞。
（2）癌细胞的特点之一是在适宜的条件下，能够无限增殖。从该特点看，致癌因子改变的基因是_______。癌细胞的特点之二是具有转移性，原因是________。
（3）蜂毒素是工蜂毒腺分泌的多肽，研究发现，蜂毒素对多种癌细胞具有强烈的杀伤作用。阻断癌细胞增殖周期可引起细胞凋亡。科研人员为研究蜂毒素对人肺癌细胞的影响及作用机制，进行了以下实验，请回答问题。
①方法步骤
a．取4只相同的培养瓶编号，分别加入等量的完全培养液并接种等量离体肺癌细胞。
b．1号培养瓶为空白对照，向2、3、4号培养瓶中分别加入等量的2、4、6μg/mL蜂毒素溶液。
c．培养48 h后，检测并统计肺癌细胞的凋亡率，结果如图1所示。
d．重复a、b步骤，检测凋亡基因(Bax、Bel­2)的表达，结果如图2所示。

②分析讨论：
a．图1表明：_________________。
b．图1、图2表明：从基因水平上看，蜂毒素诱导肺癌细胞凋亡与__________有关，当Bel­2蛋白/Bax蛋白的比值出现________趋势时，将会诱导肺癌细胞凋亡。

人体内的细胞有的在增殖，有的在分化，有的在凋亡，有的在衰老，还有的可能处于坏死或癌变。请回答下列相关问题：
（1）人体内衰老的细胞的代谢变慢可能与                 有关。
（2）人体细胞的正常生命历程包括               。
（3）肺癌是发病率和死亡率增长最快，对人体生命健康造成的威胁最大的恶性肿瘤之一。为了探究不同浓度的某物质（X）对肺癌细胞体外生长的影响，研究人员进行了以下实验，请完善实验思路。
材料与用具：小鼠肺癌细胞悬浮液、物质X、癌细胞培养液、生理盐水、蒸馏水、活细胞检测仪、细胞培养瓶等。（说明：对动物细胞的培养过程和检测方法不做具体要求）
实验思路：
①取五个大小相同的细胞培养瓶，编号A、B、C、D、E，每组加入等量的肺癌细胞悬浮液和          ，并测定初始细胞数。
②在B～E组中依次加入适量不同浓度的物质X（浓度分别为1．0 ug／mL、2．0ug／mL、3．0ug／mL、4．0ug／mL），A组则加入           作为对照；每组设置三个重复样品。
③以上各组均置于               的条件下培养。
④检测与数据处理：分别在24 h、48 h、72 h时取样检测各组存活的细胞数，取平均值，求细胞存活率（细胞存活率=实验组／对照组×100%）。
实验结果见下图。

实验结论：            。

某些癌细胞分泌免疫抑制因子以抵抗人体免疫功能，其机制是：进入肿瘤组织周围的免疫细胞会分泌与细胞凋亡相关的蛋白质分子﹣Fas，而肿瘤细胞能分泌一种FasL，FasL与Fas结合后激活免疫细胞的凋亡信号途径，诱导免疫细胞凋亡．请分析回答：
（1）图中表现了细胞膜的      功能．
（2）细胞癌变的根本原因是致癌因子使       发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞．癌细胞细胞周期比正常细胞的周期更     （长，短），细胞表面的    减少，细胞黏着性下降，导致癌细胞容易在机体内分散和转移．
（3）图中的效应细胞应是      ，它是由     增殖、分化来的．
（4）效应细胞中与Fas分子合成、分泌相关的细胞器有          ．
（5）激活细胞凋亡信号途径是通过激活相关     的活动实现的．正常情况下，细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持     的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着重要作用．

对农作物光合作用和呼吸作用的研究，可以指导我们的农业生产。下面是某研究小组以番茄为材料所做的相关实验及其结果，请回答相关问题。

（1）图1表示植物叶肉细胞内两个重要生理过程中C、H、O的变化．请据图回答：
①图中甲、乙生理过程所发生的场所分别是          、           。
②在光合作用的发现历程中，鲁宾和卡门探明了O₂的来源，卡尔文探明了卡尔文循环途径。以上科学家在研究中都使用了           技术，请用箭头表示暗反应过程中¹⁴C的转移途径：¹⁴CO₂→           。
（2）由图2可推知，与P点相比，Q点限制番茄单株光合作用强度的外界因素最可能是      、       。
（3）种植番茄的密闭大棚内，一昼夜空气中的CO₂含量变化如图3所示。若番茄长期处于图3所示的环境条件下，其能否正常生长？        ，原因是            。图3曲线中表示番茄光合作用强度与呼吸作用强度相等的点为       （图中字母表示），含有机物最多的点为      （图中字母表示）。在图3的B→D段，叶绿体内ADP的移动方向为               。
（4）将对称叶片左侧遮光右侧曝光（如图4），并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b（单位：g）。
则12小时内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量为         g（用字母表示）。

人类各种癌症中的关键基因之一是原癌基因。研究发现，蛋白X是细胞膜上的一种受体，由原癌基因X 编码，在一些肿瘤细胞中，原癌基因 X过量表达会持续激活细胞内的信号传导，启动细胞DNA的复制，导致细胞异常增殖。
（1）同一个体各种体细胞来源于受精卵的分裂与分化。正常情况下，体细胞核遗传信息相同的原因是            。
（2）通过检测原癌基因X的         和          可判断其是否转录和翻译。检测成人多种正常组织后，发现原癌基因X只在乳腺、呼吸道等上皮细胞中有微弱表达，这说明              。
（3）根据以上信息，可推测原癌基因的主要功能是               。
（4）苦马豆素（SW）因从灰苦马豆中分离出来而得名，被认为是“未来的肿瘤治疗药物”。以下是相关的实验研究过程及结果。
a．将等量的小鼠肝癌Hepal－6细胞悬液，分别接种于若干个含有等量培养液的培养瓶中；
b．将培养瓶放于37 ℃、5% CO₂培养箱中培养24 h，静置、去除上清液；
c．分别加入等量但含不同浓度SW的培养液，于37 ℃、5% CO₂培养箱中继续培养；
d．分别在24 h、48 h、72 h时吸取培养液，观察结果，得到不同浓度SW对细胞存活率影响曲线如图所示。请回答下列问题:

步骤c中需要设置对照组，对照组的处理方法应为____________。步骤c中每个实验组设置5个培养瓶同时进行培养，计数后统计平均值，这是为了________________，使实验结果更准确。

在正常人体细胞中，非受体型酪氨酸蛋白结合酶基因abl位于9号染色体上，表达量极低，不会诱发癌变。在慢性骨髓瘤病人细胞中，该基因却被转移到第22号染色体上，与bcr基因相融合。发生重排后基因内部结构不受影响，但表达量大为提高，导致细胞分裂失控，发生癌变。下图一表示这种细胞癌变的机理，图二表示基因表达的某一环节，据图回答：

（1）图二是图一中的[     ]_______________过程，其场所是[     ]______________。
（2）细胞癌变是细胞畸形分化的结果，据图一分析，细胞分化的根本原因是_____________，其调控机制主要发生在[    ]___________过程。
（3）细胞癌变的病理很复杂，图示癌变原因，从变异的类型看属于______________。
（4）分析图二可见，甲硫氨酸的密码子是______________，连接赖氨酸和缬氨酸之间的化学键的结构式是______________。

蜂毒素是工蜂毒腺分泌的多肽，具有抗菌、抗病毒及抗肿瘤等广泛的生物学效应。体外研究发现，蜂毒素对多种癌细胞具有强烈的杀伤作用。请同答：

（1）在工蜂毒腺细胞的核糖体上，蜂毒素是以   为模板合成的。
（2）在适宜的条件下进行体外培养，癌细胞能够   ，在此过程中细胞内的DNA含量将持续出现周期性的变化。如图表示癌细胞在一定浓度的蜂毒素培养液中培养几小时后,DNA含量不同的细胞数。据此推测，蜂毒素能将癌细胞阻断在有丝分裂的    期．
（3）研究表明，阻断癌细胞增殖周期可引起细胞凋亡。科研人员为研究蜂毒素对人胃癌细胞的影响及作用机制，进行了以下实验。请完善实验并回答问题。
①方法步骤：
a．取4只相同的培养瓶，编号，分别加入等量的完全培养液并接种等量的离体胃癌细胞。
b．1号培养瓶为空白对照，向2～4号培养瓶中分别加入          _蜂毒素溶液。
c．培养48 h后，检测并统计    ，结果如图甲所示。
d．重复a、b步骤，检测凋亡基因（Bax、Bel-2）的表达，结果如图乙所示。

②分析讨论：
a．图甲表明
b．图甲、图乙表明：从基因水平上看，蜂毒素诱导胃癌细胞凋亡与有关。当Bel-2蛋白/Bax蛋白的比值出现                               趋势时，将会诱导胃癌细胞凋亡。

Notch信号途径是一种细胞间相互作用的基本途径,调控着细胞增殖、分化、凋亡等过程。
右图表示肝脏组织受损或部分切除后激活Notch信号途径实现再生的过程。图中受损细胞A的膜上产生信号分子,与正常细胞B膜上的Notch分子（一种跨膜受体）结合,导致Notch的膜内部分水解成NICD,NICD再与RBP（一种核内转录因子）一起结合到靶基因的相应部位,激活靶基因,最终引起肝脏再生。请分析回答:

（1）信号分子与细胞膜上的Notch分子结合后引起肝细胞的一系列变化,这体现了细胞膜的         功能。
（2）在Notch分子基因表达过程中,过程①需要的酶主要是             ;过程②除需要mRNA外,还需要               。
（3）直接参与Notch分子合成、加工和转运的细胞器有          ,其中转运过程依赖生物膜的    。
（4）靶基因激活后能促进过程①,其意义是                                。
（5）众多研究发现,Notch信号传导的异常活化与多种肿瘤的形成有关。请结合图中信息,写出一种通过阻断Notch信号传导途径以治疗肝癌的设想:                    。