Question

科学家为了探究影响细胞衰老的因素，进行了如下实验。

一、实验Ⅰ：分别在相同的条件下，体外培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如下表：

细胞来源	胎儿	中年人	老年人
增殖代数	50	20	2～4

 

实验Ⅱ：分别将鼠、鸡、人和龟的体细胞在体外培养，结果如下图：

实验Ⅲ：将年轻人体细胞去核后与老年人细胞核融合；将老年人体细胞去核后与年轻人的细胞核融合，分别在体外培养，结果前者不分裂，后者旺盛分裂。

(1)每个实验可以得出的结论是：

实验Ⅰ：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　；

实验Ⅱ：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　；

实验Ⅲ：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

二、2009年10月5日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，将2009年诺贝尔生理学或医学

奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰其发

现“端粒酶是如何保护染色体的”。细胞衰老可能与端粒截短有关，每条染色体的两

端都有一段特殊序列的DNA即端粒。人体细胞分裂的次数与特异性染色体端粒的长

短有关。随着每一次分裂，端粒的长度都要缩短一些，一旦达到“关键长度”，细

胞增殖就结束。然而，人的骨髓细胞和癌细胞，在端粒酶的作用下，会伸长已缩短

的染色体末端。因此，这些染色体就能快速地进行细胞分裂而不会达到“关键长

度”，细胞就持续增殖。细胞衰老可能是在端粒DNA序列“截短”后，端粒内侧正

常基因的DNA序列受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。

(2)请指出端粒酶、端粒长度和细胞分裂次数的关系：　　　　。

(3)请结合端粒的有关知识，指出癌细胞无限增殖的可能途径：　　　　　　　　　。

(4)请利用上述材料描述两种延缓细胞衰老的方法：　　　　　　　　　　　　 　；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。

 

Answer 1

(1)细胞分裂能力随着生物体的年龄增大而减弱　细胞分裂次数与物种的特异性有关，一般来讲，寿命越大的物种体细胞分裂的最高次数越高　细胞核是决定细胞衰老的重要因素

(2)端粒酶可使端粒伸长，端粒伸长有利于细胞分裂

(3)癌细胞能合成端粒酶，端粒酶使已缩短的染色体末端伸长(即修复端粒)，从而使染色体不会达到“关键长度”，细胞就持续增殖

(4)①利用基因工程对产生端粒酶基因进行修饰，使之在部分或全部细胞中表达高活性的端粒酶　②用脂质体包裹高活性端粒酶导入到某些细胞中去，延缓其细胞衰老　③蛋白质工程修饰已有的端粒酶使其保持高活性　④使用酶激活剂等(开放式答题，只要两种，合理即可)

 

实验Ⅰ中，胎儿的肺成纤维细胞增殖代数最多，老年人的增殖代数最少，说明细胞分裂能力随着生物体的年龄增大而减弱；实验Ⅱ中，细胞分裂次数与生物寿命呈正相关；实验Ⅲ中，细胞核决定细胞分裂能力，即细胞衰老。从题干信息可知，端粒的长短与人体细胞分裂次数呈正相关，细胞分裂次数越多，端粒越短；癌细胞和骨髓细胞中，端粒酶的作用可使染色体上的端粒伸长。