阅读下列材料,回答问题:
在对癌症的研究过程中,许多科学家付出了大量的努力和汗水。1911年,年仅30岁的劳斯研究一种鸡的肉瘤(恶性肿瘤生长在结缔组织中称为肉瘤,而生长在上皮组织称为肿瘤)做了下面的实验:他把鸡肉瘤组织取出来研磨成液体,用一种特别的“筛子”过滤,这种过滤连最小的细胞也过不去,然后把滤液注射到健康的鸡体内,结果鸡很快长出了肉瘤。
(1)上述材料为哪种致癌因子的研究提供了证据?
(2)如果有某种病毒存在,人们都认为它是引起癌症发生的罪魁祸首,请你设计实验说明上述观点是否正确。(简要写出步骤,并预测结果)
(3)上述实验是否需要重复?阐明理由。
原癌基因是各种癌症中的关键基因之一,其突变后表达的产物G蛋白作用机理如图甲所示(图中字母表示物质,数字表示生理过程)。当生长因子与细胞膜表面的酪氨酸激酶受体结合后,G蛋白可形成转录激活剂,引起相关基因过度表达,导致细胞周期启动并过度分裂,图乙所示为图甲中发生的某种活动。据此,请回答下列问题:
(1)从图甲中信息可知,细胞癌变后,表现出的特征是______________________________
_______________________________________________________________。
(2)图甲中需要解旋酶的过程是____________(填数字),C由细胞核进入细胞质共穿过________层膜。
(3)图乙相当于图甲中的________(填数字)过程,其中Y与Z在组成上的不同之处是________________________________________________________________________。
(4)③过程有________种RNA参与。
2001年诺贝尔生理学或医学奖授予3位科学家,这3位科学家发现了调控细胞周期的一系列基因,以及相关的酶和蛋白质。这项工作对肿瘤等领域的研究发生了重大的影响。请回答下列问题:
(1)测定某种细胞的细胞周期持续时间长短时,通常要考虑温度因素,这是为什么?
(2)有人称恶性肿瘤为细胞周期病,其根据是调控细胞周期的基因发生_________,导致细胞周期失控,癌细胞无限增殖。
(3)同种生物不同类型细胞之间的细胞周期持续时间有差异。蛙胚卵裂期动物半球细胞的细胞周期持续时间比植物半球的细胞的时间_________。
(4)治疗恶性肿瘤的途径之一,是用药物控制_________的合成,从而将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期。如用药物抑制纺锤体的形成,则癌细胞的细胞周期将阻断在_____期。
(共9分)下图甲为人体部分细胞的生命历程示意图,图中①~⑩为不同的细胞,a~f表示细胞所进行的生理过程;图乙是某人体的基因型。据图回答下列问题
(1)图甲中a、b表示的生理过程是 ,e过程是原癌基因和抑癌基因发生了 的结果;人体内存在基因Ⅰ(呼吸酶基因)、Ⅱ(胰岛素基因)、Ⅲ(眼晶状体蛋白基因),这三种基因中在甲图的①②③④⑤⑥⑦细胞中都存在的基因是 (填序号),都要表达的基因是 (填序号)。
(2)图乙所示的人体,其A、a控制的一对相对性状与B、b控制的一对相对性状在遗传时是否遵循基因的自由组合定律 ,该人体的一个初级精母细胞所产生的精细胞的基因型为 ,该人体在减数第二次分裂后期的一个次级精母细胞中有染色体组 个。
癌症是21世纪威胁人类健康的三大杀手之一。癌症是由于细胞癌变引起的,任何人体内都有原癌基因,受到外界因素的刺激后可能被激活而引起细胞的畸形分化,从而导致细胞的癌变。科学研究表明,细胞的癌变并不一定会导致癌症。请根据你所学的生物学知识,回答下列有关癌症的问题:
(1)导致原癌基因被激活的外界因素有 。
(2)与正常细胞相比,癌细胞中明显增多的细胞器是(两项) 。
(3)早期的癌症可以通过切除的方法进行治疗,但是中、晚期就不能用这种方法了,因为癌细胞已经扩散到其他组织中去了,晚期癌细胞容易扩散的原因是 。
(4)癌细胞还具有无限增殖的特征。若开始培养时取一滴培养液观察有100个癌细胞,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16个肿瘤细胞,此肿瘤的细胞周期约为 h。
(5)现某科研单位研制出一种新型药物X,据说对肿瘤有较好的疗效,能起到抑制肿瘤细胞分裂的作用。
请你设计一个方案加以证明。写出你所设计的实验步骤:
第一步:____________________________ ____________________________
________ _____________________________________________ _。
第二步:____________________________ ____________________________
________ _____________________________________________ _。
第三步:____________________________ ____________________________
________ _____________________________________________ _。
预期结果及结论:
①____________________________ _________________________________
________ _____________________________________________ _。
②____________________________ ________________________________
________ _____________________________________________ _。
(8分)下图1为细胞的放大图,表示细胞内蛋白质合成及其去向,其中①~⑦表示细胞结构,甲~丁表示结构中的物质。图2表示胰岛素对肌细胞吸收葡萄糖的调节,⑧、⑨表示细胞生理活动,细胞膜上有运输葡萄糖的载体GLUT4。据图回答:
(1)利用磷脂酶处理,功能受到影的细胞器不包括 (填序号),遗传物质存在的场所是 (填序号)。
(2)结构①中发生的反应是 ,所生成水分子中H来自 。
(3)若图1所示细胞进入衰老状态,则⑤的变化为 (至少答两点)。
(4)图2中[⑧]表示 过程,它能调节细胞膜上葡萄糖载体的数量。该作用的完成直接依赖于细胞膜的特点: 。II型糖尿病病人胰岛素水平正常,但靶细胞吸收葡萄糖能力下降,从图2分析,可能的原因是 。
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 .
化疗是控制癌细胞生长的方法之一,药物可以杀死癌细胞,下图给出的是一个典型的化疗过程,每3周给药1次(图中箭头所示),图中记录了化疗过程中正常细胞和癌细胞的数量变化。请分析回答:
(1)化疗时采用的烷化剂如二氯甲二乙胺能够与DNA分子发生反应,从而阻止参与DNA复制的酶与DNA的相互作用。此类药品作用于癌细胞周期的________期。化疗还可以采用其他药物,如5-氟尿嘧啶,它的结构与尿嘧啶非常相似,可以干扰DNA复制以及________合成。
(2)据图回答化疗过程中正常细胞和癌细胞的数量变化的共同点是_________________
_______________________,不同点是____________________________________________。
(3)为什么癌细胞最可能发生于高频率分裂的组织?
(4)化疗过程中的给药剂量加大或给药周期缩短,癌细胞都会得到更有效的控制。为什么临床上并不这样做?
(5)人们正在研究用单克隆抗体治疗癌症,与化疗相比较,这种疗法的原理及其优越性是什么?
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 。
(6分)2013年诺贝尔生理学或医学奖授予三名科学家,他们发现并解释了囊泡如何精确释放内部物质到细胞表面。下图为羊乳腺上皮细胞合成与分泌乳汁的过程示意图。请据图回答:
(1) 在上述酪蛋白乳糖的合成、加工、运输、分泌过程中,起重要作用的细胞器有_____________线粒体等,研究物质合成和分泌过程常用的科学方法是______________。
(2)物质投送过程体现了生物膜的结构特点是________,物质投送到细胞外的方式是__________________。
(3)若此细胞是癌细胞,则细胞膜组成成分的主要变化是_____________。