高中生物胚胎干细胞的来源及分化综合题

为探究生物制剂Q对阿霉素所导致的心肌细胞凋亡是否具保护作用，研究者提出了以下实验思路。
①实验分组：
甲组：培养液+心肌细胞+生理盐水            乙组：培养液+心肌细胞+阿霉素
丙组：培养液+心肌细胞+生物制剂Q+阿霉素    每组设置若干个重复样品。
②各组样品在相同且适宜的条件下培养一段时间后，在显微镜下观察记录细胞数。
③重复②若干次，统计分析各组样品的细胞存活率。请回答：
（1）本实验涉及的主要生物技术是        。
（2）预测实验结果及结论：
①若    ，则生物制剂Q对阿霉素致心肌细胞凋亡具保护作用。
②若     ，则生物制剂Q对阿霉素致心肌细胞凋亡不具保护作用。
（3）分析与讨论：
①与实验动物相比，采用离体心肌细胞为实验材料，可以避免实验动物的心脏活动受   调节的影响。
②为了获得单个的心肌细胞悬浮液，需采用    消化组织中的胶原纤维和细胞外成分。
③上述分组时，还可增设对照组，丁组：    。

2013年，中国遭遇史上最严重的雾霾天气，2014年初，京津冀纷纷启动重污染天气预警，雾霾成为人们最为关注的话题之一。请回答以下问题：
（1）全球性生态环境问题主要包括全球性气候变化、       、臭氧层破坏、酸雨、          、海洋污染等。
（2）焚烧塑料垃圾所产生的二恶英（一种毒性严重的脂溶性物质）会诱发细胞癌变，细胞癌变的根本原因是                      。
（3）研究发现雾霾中含有多种病菌，部分会引起过敏和呼吸系统疾病。病毒侵入肺细胞后，免疫系统通过 
          可诱导靶细胞凋亡。
（4）近十年来肺癌患者增加了60%，引起肺癌的因素有多种，如大气污染、吸烟、免疫力降低等。某研究小组用生理盐水制备香烟浸出液，进行“香烟生理盐水浸出液对大鼠体重影响” 的研究，将生理状态相似的大鼠随机分为三组，每天同一时间分别对小剂量组和中剂量组按每百克体重0.5ml、1.0ml灌胃香烟生理盐水浸出液，同时对照组按每百克体重1.0ml灌胃生理盐水。结果如下图所示。由图可以得出的结论是__________。

若进一步研究香烟生理盐水浸出液对大鼠身体健康的影响，还需对肝脏病理、肺部纤维增生程度进行检查，并通过显微镜观察____________来初步判断是否发生癌变等。
（5）研究人员利用基因工程技术对肺癌的治疗进行了大量研究发现，肺部细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图所示，据图回答。

①形成重组载体时，需用           酶切割                      。
②研究发现，let-7基因能影响RAS基因的表达，其影响机理如图乙所示。从分子水平的角度分析，其作用机理是let-7基因通过转录形成miRNA，              ，从而抑制肺癌细胞的增殖。
③若let-7基因能影响RAS基因的表达，则在图甲传代培养的过程中，癌细胞的细胞周期将           。

近年来，有关肿瘤细胞特定分子的靶向治疗研究进展迅速。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，利用动物细胞融合技术制备的单克隆抗体，可用于诊断和治疗原癌基因X过量表达的肿瘤，请回答下列问题：
（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）制备该单克隆抗体时，免疫动物的抗原可以是           。B淋巴细胞识别抗原并与之结合，之后在适当的信号作用下增殖分化为          和           。
（5）用该单克隆抗体处理原癌基因X过量表达的某肿瘤细胞株，发现其增殖能力明显下降。这是因为           。

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为___________________。
（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。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扩散和转移。
（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起着重要作用。

下图表示动物干细胞进行的一系列生理过程，请据图回答问题：

(1)图中表示一个完整细胞周期的是________(填数字号)，①过程中细胞内遗传信息的流动方向为_______________________________________________
_____________________________________________________________。
(2)③过程表示________，其实质是_______________________________。
(3)科学家采用同位素标记法研究D细胞分泌蛋白的形成过程，他们将³H标记的________注射到细胞内，发现带有³H的物质依次出现在________________________等细胞器中。
(4)细胞膜能将分泌物从细胞内排到细胞外，体现了细胞膜的哪一特点？________________。
(5)若将D细胞内各种细胞器分开，常用的方法是______________。

BAK基因是近年来发现的一种促凋亡基因，癌细胞内的BAK基因表达异常。
（1）细胞凋亡是由________决定的细胞自动死亡的过程，对于多细胞生物体的正常发育具有重要意义。
（2）癌变是在致癌因子的作用下，细胞内的_________________发生了突变而导致的。在癌变细胞内，BAK基因的表达水平明显_________。
（3）将体外扩增的BAK基因导入癌细胞诱导细胞凋亡，有望成为癌症治疗的新途径。用实验验证导入的BAK基因在胃癌细胞中大量表达所起的作用，结果如下图。完善实验步骤，分析实验结果。

①用__________处理胃癌细胞使之分散成单个细胞，分为A、B、C三组。
②B组细胞导入空载体，则A组细胞___________， C组细胞___________。
③在相同适宜条件下培养5天，统计各组活细胞数，并从分子水平上比较__________的含量。C组细胞明显少于A组和B组，分析其原因是_______________________________________________________。

苦马豆素（SW）是一种具有抗肿瘤功能的生物碱。为了解苦马豆素在抗肿瘤过程中的作用效果，科研人员进行了相关研究。
（1）细胞发生癌变的根本原因是          。癌变后，某些癌细胞的细胞膜成分发生改变，出现甲胎蛋白等物质，这些物质可以作为____刺激机体产生特异性免疫，这种现象体现了细胞膜具有         的功能。癌细胞的线粒体也较正常细胞减少，从而影响了癌细胞中的         过程。（填选项前的符号）
A．葡萄糖分解成丙酮酸、[H]      B．丙酮酸转化成乳酸 
C．丙酮酸和水彻底分解成CO₂和[H]   D．[H]与氧结合形成H₂O
（2）为研究不同浓度SW在治疗肿瘤的过程中对机体免疫调节功能的影响，科研人员利用正常小鼠和移植肿瘤的小鼠进行了相关实验。实验过程中，除设置不同浓度SW处理的实验组以外，还需设置     作为对照。（填选项前的符号）
A．注射等量清水的正常小鼠    B．注射等量生理盐水的正常小鼠
C．注射等量生理盐水的移植肿瘤小鼠
D．注射等量不同浓度SW的移植肿瘤小鼠
如果还需要将SW与具有免疫调节功能的临床应用药物左旋咪唑的效果进行比较，应设置          作为对照才能得出结论。

内皮素（ET）是一种含21个氨基酸的多肽，它有强烈的血管收缩和促进平滑肌细胞增殖等作用。研究发现内皮素功能异常与高血压、糖尿病、癌症等有着密切联系。内皮素主要通过与靶细胞膜上的内皮素受体结合而发挥生物学效应。ET_A是内皮素的主要受体，科研人员试图通过构建表达载体，实现ET_A基因在细胞中高效表达，为后期ET_A的体外研究以及拮抗剂的筛选、活性评价等奠定基础。其过程如下（图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因，限制酶ApaⅠ的识别序列为C^↓CCGGG，限制酶XhoⅠ的识别序列为C^↓TCGAG）。请分析回答：

（1）完成过程①需要的酶是          ；与过程②相比，过程①特有的碱基配对方式是______________。
（2）过程③中，限制酶XhoⅠ切割DNA，使_______键断开，形成目的基因的黏性末端是________。用两种限制酶切割，获得不同的黏性末端，其主要目的是_____________。
（3）过程⑥中，要用________预先处理大肠杆菌，使其处于容易吸收外界DNA的感受态。
（4）利用SNAP基因与ET_A基因结合构成融合基因，目的是_________。
（5）人皮肤黑色素细胞上有内皮素的特异受体，内皮素与黑色素细胞膜上的受体结合后，会刺激黑色素细胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性，从而使黑色素急剧增加。美容时可以利用注射ET_A达到美白祛斑效果，这是因为ET_A能与内皮素结合，减少了内皮素与        的结合，抑制了内皮素对黑色素细胞的增殖和黑色素的形成。

回答下列有关神经调节的问题。
甘蔗发霉时滋生的节菱孢霉菌能产生三硝基丙酸（3-NP），引起神经细胞中毒或凋亡。图甲表示突触结构，③表示兴奋性神经递质。图乙表示注射生理盐水配制的1ml3-NP（300umol/L）后，小鼠纹状体细胞合成的与凋亡蛋白相关的mRNA（P53）的总含量。请回答。

（1）甲中结构①发生的代谢过程是                                   ，④（受体）的功能是                                     。
（2）胆碱酯酶能够分解兴奋性神经递质，而3-NP能抑制胆碱酯酶的合成，则图甲中物质③的含量会       ，将导致下一个神经元          。
（3）图乙同期对照组中应加入            。在神经细胞凋亡过程中直接起作用的细胞器是      。
（4）据图乙推测小鼠纹状体细胞凋亡数目可能在            时段内增加的最多。

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        ．

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_____ ___。

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：            。

三羟基异黄酮（简称GST）是从豆科植物根部分离得到的一种天然产物，它具有显著的抗癌、抑菌、抗氧化等作用。经研究发现：GST可通过影响细胞凋亡基因（Bcl -2基因和Bax基因）的表达而诱导癌细胞凋亡。请回答下列问题：
（1）细胞癌变一般是环境中__________损伤细胞中的DNA分子，使___________和____________发生突变，从而导致正常细胞的生长和分裂失控的结果。
（2）细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，常被称为__________。
（3）科研人员为研究CST对鼻咽癌细胞的影响和作用机制，进行了以下实验。请完善实验步骤并分析实验结果。
实验步骤：
①取5个相同的培养瓶，编号A、B、C、D、F，分别加入等量的培养液。向A瓶接种正常细胞，B、C、D、E瓶接种等量的鼻咽癌细胞。
②向C、D、E瓶中分别加入____________ｕmol/LGST溶液，其他培养条件____________。
③培养一段时间后，统计细胞凋亡基因的表达情况，结果记录于表l。
④重复上述步骤，统计鼻咽癌细胞凋亡率，结果记录于表2。
表1

	Bcl-2基因表达率	Bax基因表达率
正常细胞	不表达	全部表达
鼻咽癌细胞	90%	19%
5μmol/L GST干预组	75%	58%
10μmol/L GST干预组	49%	67%
15 μmol/L GST干预组	22%	85%

表2

	鼻咽癌细胞凋亡率
5μmol/L GST干预组	15．72%
10μmol/L GST干预组	27．33%
15 μmol/L GST干预组	35．48%

分析实验结果：表1数据说明，从基因水平上看，CST诱导鼻咽癌细胞凋亡与Bcl-2基因和Bax基因的表达有关。当Bcl -2蛋白/Bax蛋白的比值出现____________趋势时，会诱导鼻咽癌细胞凋亡。表2数据说明GST 可诱导鼻咽癌细胞凋亡，且______________。

演艺圈的女明星，有些为了保持年轻貌美，不惜重金到香港注射人体胎盘素，人体胎盘素的功效主要有：全面激活面部休眠的成体细胞，使之转化为功能细胞；加强全身皮肤纤维母细胞、胶原纤维与弹性纤维的新陈代谢，来增加表皮与真皮层的厚度；全面促进新生角质细胞的增殖与生长，加速死皮细胞的脱落，对于各类衰老产生的色素沉着、面部各类色斑(遗传类色斑除外)有很强的淡化作用；迅速溶解衰老皮肤点状、片状色素堆积，使皮肤肤质细腻、色泽均匀、洁净无瑕。据此回答下列问题：
（1）衰老的细胞内水分____________(填“增加”或“减少”)，那么所有生物的细胞内水分出现这种情况一定是衰老的细胞吗？____________。
（2）细胞衰老后细胞核____________，核膜内折。那么人体内所有细胞衰老都会出现这种情况吗？__________，为什么？                                  _____________________。
（3）现有衰老的肝细胞和新生的肝细胞，用_____________(染色剂)能将染色质染色。
（4）与题干中休眠细胞相比，功能细胞内的水分________、酶的活性________，进而细胞代谢__________。
（5）注射人体胎盘素以后，新生的角质层细胞的细胞周期将________(填“缩短”或“延长”)。
（6）人体细胞内，有水产生的同时又形成有机物、但不产生ATP的细胞器是                  。

科学家利用逆转录病毒，将c-Myc（原癌基因）、Klf4（抑癌基因）和Oct-3/4、Sox2四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞（诱导多能干细胞），如图所示，为自体细胞移植带来了曙光，请分析回答：

（1）Oct-3/4基因在高度分化的细胞中处于            状态（答活跃或沉默）。依据上图所示的原理，体细胞癌变是__             __等基因异常表达的结果；细胞凋亡是在图中                 等基因控制下的细胞_                      __过程。（基因填英文缩写）
（2）研究人员利用小鼠体细胞诱导形成的iPS细胞，进一步诱导又获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，iPS细胞的这种变化过程称作                ，该过程的实质是                  。