组卷网 > 高中生物综合库 > 分子与细胞 > 细胞的生命历程 > 细胞的增殖 > 细胞周期与有丝分裂 > 细胞增殖的方式及细胞周期
题型:非选择题-解答题 难度:0.65 引用次数:323 题号:19177578
学习以下材料,完成(1)~(5)题。
细胞周期阻滞,细胞是否会走向衰老
细胞的生命历程都要经过生长、增殖、衰老和死亡几个阶段。衰老死亡的细胞被机体的免疫系统清除,同时新生的细胞也不断从相应的组织器官生成,以弥补衰老死亡的细胞。细胞周期阻滞是细胞衰老最基本和最显著的特征,因此一些科学家将细胞衰老定义为DNA损伤和其他应激引起的不可逆的细胞周期阻滞。然而, 这一定义并不完善,例如,在年轻的有机体中,神经元和心肌细胞虽然处在不可逆的停滞状态,但它们并不衰老,经有丝分裂产生的子细胞可以是年轻的,也可以是衰老的。
科学家假设:细胞周期阻滞而不抑制细胞的生长将会导致细胞衰老,即抑制细胞生长可以阻止细胞衰老。为验证该假设,科研人员利用动物血清(含有生长因子)和HT-p21细胞系(细胞合成的p21蛋白具有细胞周期阻滞的作用)进行了如下实验。
将HT-p 21细胞分为四组,实验处理分别为:(A)10%血清(serum),(B)10%血清+IPTG(可诱导p 21蛋白合成),(C)无血清+IPTG,(D)无血清(血清饥饿)。培养一段时间后,实验结果如图1。

   

结果表明,在有无血清的情况下,IPTG均可通过诱导p21蛋白合成,导致细胞周期阻滞。
利用显微镜观察四组细胞形态时发现,B组的细胞肥大而扁平(细胞肥大是细胞衰老的标志),有明显的核仁,而其余三组细胞形态正常。将B组细胞放入不含IPTG,添加10%血清的培养基中继续培养,结果大多数细胞保持衰老状态;然而在去除IPTG后,C 组细胞能够恢复正常表型。由此得出结论:在IPTG存在下,血清中生长因子是引起细胞衰老的必要条件。
后续研究发现,D组的HT-p21细胞和人体正常细胞如成纤维细胞,经血清饥饿处理后都会处于静止状态(细胞不生长也不分裂),这与细胞周期蛋白D1水平低、TOR(生长因子可通过激活TOR通路促进细胞生长) 活性低等有关。在培养基中添加血清和低浓度阿霉素(DOX,一种抗肿瘤抗生素,可抑制RNA和DNA的合成) 后,细胞中TOR活性升高,开始走向衰老。
总之,当TOR通路被激活,p21蛋白阻断细胞周期时,细胞就会发生衰老。(见图2)
细胞衰老和个体衰老都是生物体的正常生命现象。TOR通路失活可能会延长生物体的寿命。事实上,胰岛素/TOR通路失活增加了从酵母到小鼠不同物种的寿命。TOR通路与许多年龄相关疾病有关,如动脉粥样硬化、高血压、心脏肥大、骨质疏松症、Ⅱ型糖尿病、肥胖、阿尔茨海默氏症和帕金森氏症、听力损失、良性和恶性肿瘤等。因此,药物抑制这一通路可以延缓甚至预防这些疾病。
(1)细胞衰老死亡与___________的动态平衡是维持机体正常生命活动的基础。与正常细胞相比,衰老细胞的形态结构发生了变化,这些变化包括本文提到的 ______________及教材中的_____________(各写出两点)。
(2)往动物细胞培养基中添加动物血清的目的是________________。动物细胞还需要放入___________培养箱中进行培养。
(3)有人认为细胞衰老就是细胞生长停滞。你是否支持这一观点,请说明理由______________
(4)请结合文中科学家的研究结果,修改“细胞衰老”的定义______________
(5)结合所学知识和文中的信息,解释“TOR通路失活可导致生物体寿命延长”的原因______________

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代号
性别
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