题目内容

卡罗林斯卡医学院2012年10月8日宣布,将2012年诺贝尔生理学或医学奖授予约翰·格登和山中伸弥,以表彰他们在“体细胞重编程技术”领域做出的革命性贡献。请回答下列问题:
(1)约翰·格登于1962年通过实验把蝌蚪已分化体细胞的细胞核移植进入卵母细胞质中,并成功培育出“克隆青蛙”。由于动物细胞的全能性会随着动物细胞       程度的提高而逐渐受到限制,分化潜能逐渐变弱,直到今天也还不能用类似             (植物细胞工程的技术手段)的方法获得完整的动物个体。因此,约翰·格登培育“克隆青蛙”,实际是通过             (动物细胞工程的技术手段)来实现的。
(2)山中伸弥于2006年把4个关键基因通过逆转录病毒转入小鼠的成纤维细胞,使其变成多功能干细胞。在该技术中,逆转录病毒是这4个关键基因进入成纤维细胞的     (基因工程工具),它能够携带外源基因进入受体细胞,并整合到其染色体          上。
(3)所谓“体细胞重编程技术”即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态,即获得iPS细胞。iPS细胞与胚胎干细胞一样,具有发育的            ,即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
(4)目前获得iPS细胞的方法除上述两种之外,常见的还有以下两种:一是诱导成年体细胞与胚胎干细胞         产生四倍体细胞;二是应用                 技术(动物细胞工程的技术手段)将生殖细胞置于特定条件下进行培养。

(8分)
(1)分化    植物组织培养    (动物体细胞)核移植
(2)载体     DNA
(3)全能性
(4)融合    动物细胞培养

解析试题分析:(1)动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖。根据题意分析可知:由于动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制,所以不能用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体。培育的“克隆青蛙”,实际是通过核移植来实现的,表明动物细胞的细胞核具有全能性。(2)在基因工程中常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。所以逆转录病毒是基因进入成纤维细胞的载体;并整合到其染色体DNA上。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性,能分化为动物体内任何一种组织细胞。(4)四倍体细胞中含有4个染色体组,是2个二倍体细胞融合而成;将生殖细胞置于特定条件下进行培养需要用到动物细胞培养技术,通过培养,增殖产生大量的iPS细胞。
考点:细胞工程
点评:本题重点考查细胞工程的有关知识,要求学生掌握细胞工程的操作步骤及在生产实践中的运用,考查学生分析问题的能力。难度中等。

练习册系列答案
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  2009年度诺贝尔生理学或医学奖于2009年10月5日在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓,美国三们科学家伊丽莎白·布兰克波恩(ElizabethH.Blackburn)、卡罗尔·格雷德(CarolW.Greider)和杰克·绍斯塔克(JackW.Szostak)因发现端粒和端粒酶保护染色体的机制而共同获得该奖项。

什么是端粒和端粒酶呢?端粒是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。形态学上,染色体DNA末端膨大成粒状,像两顶帽子那样盖在染色体两端,因而得名。在某些情况下,染色体可以断裂,这时,染色体断端之间会发生融合,或者断端被酶降解。但正常染色体不会整体地互相融合,也不会在末端出现遗传信息的丢失(被降解之类)。可见端粒在维持染色体和DNA复制的完整性有重要作用。

  真核生物双螺旋DNA双链复制时,会有一小段DNA引物连接在复制的起始部位,在合成酶的作用下,在引物后依次连接上A、T、C、G(脱氧核苷),形成新的DNA链。复制完成后,最早出现的起始端引物会被降解,留下的空隙没法填补,这样细胞染色体DNA将面临复制一次就缩短一些的问题。这种缩短的情况在某些低等生物的特殊生活条件下可以观察到,但却是特例。事实上,染色体虽经多次复制,却不会越来越短。早期的研究者们曾假定有一种过渡性的环状结构来帮助染色体末端复制的完成,但后来却一直未能证实这种环状结构的存在。

  20世纪80年代中期,科学家们发现了端粒酶。当DNA复制终止时,端粒酶的作用下,通过端粒的依赖模板的复制,可以补偿由去除引物引起的末端缩短,因此在端粒的保持过程中,端粒酶至关重要。

  随着细胞分裂次数的增加,端粒的长度是在逐渐缩短的,当端粒变得不能再短时,细胞不再分裂,而会死亡。并且发现,体细胞端粒长度大大短于生殖细胞,胚胎细胞的端粒也长于成年细胞。科学家发现,至少可以认为在细胞水平的老化,和端粒酶的活性下降有关。

——摘自2009年10月13日《科技日报》

根据上述材料,回答下列问题:

(1)端粒和端粒酶的基本组成单位分别是________

(2)端粒酶对染色体的的作用是____________________

(3)人体衰老的原因是____________________________

(4)“从位置上看,端粒就是染色体的着丝点”,这句话对吗?为什么?

__________________________

(5)请结合端粒酶的作用,从基因的角度设想一项治疗癌症的措施。

__________________________

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:              

                     

 

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