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_____ ___。
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__________________________________________________。
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______________。
癌症严重威胁人类健康,对癌细胞的研究迫不及待。下面甲图示培养皿中癌细胞与正常分化细胞在细胞培养过程中的情况,乙图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程。据图分析回答问题:
(1)甲图中 (填图中字母)培养皿里的为正常细胞,这可以从贴壁细胞出现 现象来判断。
(2)乙图中,①过程葡萄糖进入癌细胞需要细胞膜上的 协助。葡萄糖进入癌细胞后,可通过形成五碳糖而合成 作为DNA复制的原料。
(3)在进行细胞培养时发现,癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异,但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的十倍。这是因为癌细胞在有氧条件下,细胞呼吸方式为 ,其中过程 (填乙图中编号)明显增强。这种变化的意义在于能够 ,从而有利于癌细胞的增殖。
(4)细胞在致癌因子的影响下 基因的结构发生改变而激活,进而控制酶的合成来改变代谢途径,导致癌细胞的代谢异常。若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径,过程 (填图乙中编号)不宜选为作用位点。
端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构,由DNA重复序列和结合蛋白组成。研究发现,随细胞不断增殖,端粒逐渐缩短。当细胞端粒缩至一定程度时,细胞停止分裂。端粒酶由RNA和蛋白质组成,其中RNA是一段模板序列,可指导合成端粒DNA的重复序列。人体内大多数癌细胞都表现出较高的端粒酶活性。请分析回答:
(1)白细胞和淋巴细胞都起源于骨髓中的________。其中________细胞在胸腺中发育成熟。正常分化出的白细胞能够通过变形运动吞噬侵入机体的细菌,白细胞的变形运动体现了细胞膜的________。
(2)端粒酶的作用相当于HIV中的________酶。结合端粒酶的作用推测,癌细胞表现出恶性增殖而不衰老死亡的特点可能是由于____________________。
(3)双歧杆菌是人体肠道内的自然菌群,具有抗肿瘤作用。研究人员从双歧杆菌中提取出双歧杆菌脂磷壁酸(LTA),加入细胞培养液中培养人白血病细胞株HL-60,检测LTA对细胞增殖的影响。LTA浓度和实验结果如图1所示。
①此实验中还有一组对照实验,其处理是________。图1结果说明LTA能________,且LTA作用的效果受________的影响。
②选用LTA浓度为40 μg/mL的培养液中培养的细胞,测定端粒酶活性,结果如图2所示。综合两个实验结果,可以得出的结论是,LTA通过________。
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。
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。
(每空2分,共16分)2006年,上海水产市场发出通知,要求即日停止销售多宝鱼。经上海市药监局抽检的30件多宝鱼样品中全部检出硝基呋喃类代谢物,且最高检出值为1mg/kg左右。硝基呋喃类药物为禁用渔药,长期摄入存在致癌可能。我校生物兴趣小组想利用以下材料,设计实验探究“硝基呋喃类药物”是否可能诱导动物致癌,请你为他们完成下列实验设计和预测实验结果并分析。
(一)实验题目:探究“硝基呋喃类药物”是否可能诱导大鼠致癌。
(二)材料用具:大鼠若干只;普通饲料;三种不同剂量的硝基呋喃类药物溶液A、B、C(分别为低、中、高浓度);纯净水等。
(三)步骤设计:(请简要写出)
第一步:选取 大鼠若干只;随机平均分成四组,编号甲、乙、丙、丁;
第二步:实验组 ;对照组 。
第三步: ;
第四步:两年后,检查大鼠的健康状况,统计各组大鼠癌病的发生率。
(四)实验结果预测与结论:
⑴如果 ,说明硝基呋喃类药物不会诱导大鼠癌病的发生;
⑵如果甲组、乙组、丙组大鼠癌病的发生率相近,且高于丁组,说明 。
⑶如果 ,说明硝基呋喃类药物会诱导大鼠癌病的发生,而且剂量越高,诱导大鼠癌病的发生率越高。
(五)若“硝基呋喃类药物”能诱导大鼠致癌,且与用药剂量无关。请在此基础上提出一个继续探讨的课题 。
干细胞中c–Myc(原癌基因)、KIf4(抑癌基因)、Sox2和Oct-3/4等基因处于活跃表达状态,Oct-3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的。科学家利用逆转录病毒,将Oct-3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四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(如图所示)。请分析回答:
(1)Oct-3/4基因在高度分化的细胞中处于 状态。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。
(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 。
(3)科研人员研究了甘氨酸对癌细胞代谢和分裂的影响,实验结果如下表所示。叙述不正确
培养方式及检 测结果 细胞类型 |
在含甘氨酸的细胞培养液中培养一段时间后,检测培养液中甘氨酸的含量 |
从含有甘氨酸的细胞培养液转移到不含甘氨酸的细胞培养液中,培养一段时间后,观察细胞的分裂速度 |
慢速分裂的癌细胞 |
增加 |
不变 |
快速分裂的癌细胞 |
减少 |
减缓 |
A.甘氨酸进出两种癌细胞都需载体蛋白协助
B.慢速分裂的癌细胞内蛋白质合成不需甘氨酸
C.缺乏甘氨酸可延长快速分裂癌细胞的细胞周期
D.癌细胞膜与正常细胞相比糖蛋白减少
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。
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: 。
据报道,木瓜叶提取物能杀死癌细胞。请根据下列材料,设计实验证明木瓜叶提取物对小鼠肉瘤有抑制作用。
实验材料:生长发育状况相同的生有肉瘤S-180的实验小鼠10只、木瓜叶提取物制剂、注射器、蒸馏水、生理盐水等(其他材料器具自定)。
实验步骤:①____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②向A组各实验小鼠注射适量________________,向B组各实验小鼠注射与A组等量的____________。
③在相同条件下饲养实验小鼠一段时间后,测量统计A、B组实验鼠________________。
实验预期:______________________________________________________________。
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,增加表皮与真皮层的厚度;全面促进新生角质层细胞的增殖与生长,加速死皮细胞的脱落,对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”)。
(2)细胞衰老后细胞核变大,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,染色深浅的比较情况是 。
(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”)。
下列两图为某哺乳动物细胞分裂过程中的坐标图和细胞的部分生命活动示意图。请据图回答下列问题:
(1)图甲中③阶段包括______________过程。
(2)图乙中c细胞中的染色体共含有__________条脱氧核苷酸链,在显微镜下可观察到存在同源染色体的是___________(填字母)细胞。
(3)基因的自由组合发生在图乙__________(填字母)细胞中,h细胞的名称是_______________,细胞分裂时星射线的形成与____________密切相关(填结构名称)。
(4)图乙中e细胞和f细胞的功能不同是___________的结果。如果e细胞变成了癌细胞,主要原因是_________________________发生了突变。
(5)在图甲中,如果在A点时将全部核DNA用放射性同位素标记,而分裂过程中所用的原料不含放射性同位素,则在GH段可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占全部核苷酸链的比例为_________。