Question

科學家為了探究影響細胞衰老的因素，進行了如下實驗。

一、實驗Ⅰ：分別在相同的條件下，體外培養(yǎng)胎兒、中年人和老年人的肺成纖維細胞，結果如下表：

細胞來源	胎兒	中年人	老年人
增殖代數(shù)	50	20	2～4

 

實驗Ⅱ：分別將鼠、雞、人和龜?shù)捏w細胞在體外培養(yǎng)，結果如下圖：

實驗Ⅲ：將年輕人體細胞去核后與老年人細胞核融合；將老年人體細胞去核后與年輕人的細胞核融合，分別在體外培養(yǎng)，結果前者不分裂，后者旺盛分裂。

(1)每個實驗可以得出的結論是：

實驗Ⅰ：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　；

實驗Ⅱ：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　；

實驗Ⅲ：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

二、2009年10月5日，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院宣布，將2009年諾貝爾生理學或醫(yī)學

獎授予美國科學家伊麗莎白·布萊克本、卡羅爾·格雷德和杰克·紹斯塔克，以表彰其發(fā)

現(xiàn)“端粒酶是如何保護染色體的”。細胞衰老可能與端粒截短有關，每條染色體的兩

端都有一段特殊序列的DNA即端粒。人體細胞分裂的次數(shù)與特異性染色體端粒的長

短有關。隨著每一次分裂，端粒的長度都要縮短一些，一旦達到“關鍵長度”，細

胞增殖就結束。然而，人的骨髓細胞和癌細胞，在端粒酶的作用下，會伸長已縮短

的染色體末端。因此，這些染色體就能快速地進行細胞分裂而不會達到“關鍵長

度”，細胞就持續(xù)增殖。細胞衰老可能是在端粒DNA序列“截短”后，端粒內側正

常基因的DNA序列受到損傷，結果使細胞活動漸趨異常。

(2)請指出端粒酶、端粒長度和細胞分裂次數(shù)的關系：　　　　。

(3)請結合端粒的有關知識，指出癌細胞無限增殖的可能途徑：　　　　　　　　　。

(4)請利用上述材料描述兩種延緩細胞衰老的方法：　　　　　　　　　　　　 　；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。

 

Answer 1

(1)細胞分裂能力隨著生物體的年齡增大而減弱　細胞分裂次數(shù)與物種的特異性有關，一般來講，壽命越大的物種體細胞分裂的最高次數(shù)越高　細胞核是決定細胞衰老的重要因素

(2)端粒酶可使端粒伸長，端粒伸長有利于細胞分裂

(3)癌細胞能合成端粒酶，端粒酶使已縮短的染色體末端伸長(即修復端粒)，從而使染色體不會達到“關鍵長度”，細胞就持續(xù)增殖

(4)①利用基因工程對產生端粒酶基因進行修飾，使之在部分或全部細胞中表達高活性的端粒酶　②用脂質體包裹高活性端粒酶導入到某些細胞中去，延緩其細胞衰老　③蛋白質工程修飾已有的端粒酶使其保持高活性　④使用酶激活劑等(開放式答題，只要兩種，合理即可)

 

實驗Ⅰ中，胎兒的肺成纖維細胞增殖代數(shù)最多，老年人的增殖代數(shù)最少，說明細胞分裂能力隨著生物體的年齡增大而減弱；實驗Ⅱ中，細胞分裂次數(shù)與生物壽命呈正相關；實驗Ⅲ中，細胞核決定細胞分裂能力，即細胞衰老。從題干信息可知，端粒的長短與人體細胞分裂次數(shù)呈正相關，細胞分裂次數(shù)越多，端粒越短；癌細胞和骨髓細胞中，端粒酶的作用可使染色體上的端粒伸長。