Question

20．研究表明干细胞中c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）、Sox2和Oct-$\frac{3}{4}$等基因处于活跃表达状态，Oct-$\frac{3}{4}$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．2006年，科学家Takahashi和Yamanaka利用逆转录病毒将Oct-$\frac{3}{4}$、Sox2、c-Myc和Klf4四个关键基因导入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞，命名为“诱导多能干细胞”（如图1所示）．请分析回答：

（1）Oct-$\frac{3}{4}$基因在高度分化的细胞中是否存在？是．依据上图所示的原理，细胞凋亡是图中c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）、Fas基因等基因控制的编程性死亡．
（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细胞分化．
（3）科研人员将四个关键基因导入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞，应用了转基因技术技术，其原理是基因重组．
（4）另一项研究得知，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若干倍．下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：
图2中A代表细胞膜上的载体蛋白．葡萄糖进入癌细胞后可通过形成五碳糖进而合成脱氧核苷酸作为DNA复制的原料．与正常细胞相比，①～④过程在癌细胞中明显增强的有①②③（填编号）．若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的过程①④（填编号）不宜选为作用位点．

Answer 1

分析 1、根据图1分析，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，所以在高度分化的细胞，不进行分裂，所以此基因不表达，处于关闭状态；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，高度分化的细胞Sox2和Oct-3/4不表达，c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）突变导致细胞癌变，细胞凋亡由图可知应是c-Myc、KIf4、Fas基因控制下的程序性死亡（编程性死亡）．
2、根据图2分析，图示表示癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，①表示癌细胞吸收葡萄糖的过程，其中A最可能是细胞膜上运输葡萄糖的载体；②表示葡萄糖代谢形成中间产物五碳糖；③表示癌细胞无氧呼吸（第二阶段）；④表示癌细胞的有氧呼吸（第二阶段与第三阶段）．

解答 解：（1）Oct-$\frac{3}{4}$基因在高度分化的细胞中存在，但由于高度分化的细胞已经不再进行分裂，所以此基因不表达，处于关闭状态．由图可知，细胞凋亡应是c-Myc、KIf4、Fas基因控制下的细胞的程序性死亡（编程性死亡）过程．
（2）细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态，结构和生理功能上发生稳定性差异的过程．iPS细胞分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞是基因选择性表达的结果．
（3）科学家利用逆转录病毒，将Oct-$\frac{3}{4}$、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，应用了转基因技术，其原理是基因重组．
（4）因为图中A能在细胞膜上协助葡萄糖进入细胞，由此可以推断其应该是载体蛋白；DNA的合成原料是脱氧核苷酸．癌细胞的代谢比较旺盛，需要大量的大分子物质合成材料，所以与正常细胞相比，癌细胞内①②③会加强．药物要抑制机体内癌细胞的代谢，但不能对正常细胞的代谢造成大的影响，而图中代谢过程①④是所有正常细胞都有可能大量进行的，所以不宜作为作用位点．
故答案为：
（1）是 c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）、Fas基因
（2）细胞分化
（3）转基因 基因重组
（4）载体蛋白 脱氧核苷酸 ①②③①④

点评 本题考查细胞的增殖、分化、衰老、凋亡和癌变的相关知识，意在考查学生能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题．