Question

12．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：細胞分裂能力隨著生物體的年齡增大而減弱；實驗Ⅱ：細胞核是決定細胞衰老的重要因素；實驗Ⅲ：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．
（二）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(nèi)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：端粒酶可使端粒伸長，于是細胞可繼續(xù)分裂．
（3）癌癥發(fā)病的原因是原癌基因在致癌因子的作用下轉變?yōu)榘┗�因．請結合端粒的有關知識，指出癌基因使細胞無限增殖的可能途徑：癌基因指導合成端粒酶，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）請利用上述材料描述兩種延緩細胞衰老的方法：①利用基因工程對產(chǎn)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(zhì)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利用蛋白質(zhì)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．

Answer 1

分析 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．

解答 解：（1）實驗Ⅰ表中數(shù)據(jù)顯示細胞分裂代數(shù)隨著生物體年齡的增大而減弱；實驗Ⅱ顯示細胞分裂次數(shù)與具體物種的特異性有關，即壽命越長的物種體細胞分裂的最高次數(shù)越高；實驗Ⅲ表明細胞核與細胞衰老密切相關．
（2）分析題中實驗可知影響細胞衰老的因素有生物物種、年齡和細胞核的變化等．端粒酶可使端粒伸長，于是細胞可繼續(xù)分裂
（3）癌基因指導合成端粒酶，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）延緩細胞衰老的方法有：①利用基因工程對產(chǎn)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(zhì)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利用蛋白質(zhì)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．
故答案為：
（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，于是細胞可繼續(xù)分裂
（3）癌基因指導合成端粒酶，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(chǎn)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�、谟弥�質(zhì)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利用蛋白質(zhì)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

點評 本題考查細胞分裂和實驗，意在考查考生能理解所學知識的要點；具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋、分析和處理．