Question

12．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：细胞分裂能力随着生物体的年龄增大而减弱；实验Ⅱ：细胞核是决定细胞衰老的重要因素；实验Ⅲ：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．
（二）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：端粒酶可使端粒伸长，于是细胞可继续分裂．
（3）癌症发病的原因是原癌基因在致癌因子的作用下转变为癌基因．请结合端粒的有关知识，指出癌基因使细胞无限增殖的可能途径：癌基因指导合成端粒酶，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）请利用上述材料描述两种延缓细胞衰老的方法：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利用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．

Answer 1

分析 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．

解答 解：（1）实验Ⅰ表中数据显示细胞分裂代数随着生物体年龄的增大而减弱；实验Ⅱ显示细胞分裂次数与具体物种的特异性有关，即寿命越长的物种体细胞分裂的最高次数越高；实验Ⅲ表明细胞核与细胞衰老密切相关．
（2）分析题中实验可知影响细胞衰老的因素有生物物种、年龄和细胞核的变化等．端粒酶可使端粒伸长，于是细胞可继续分裂
（3）癌基因指导合成端粒酶，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）延缓细胞衰老的方法有：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利用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．
故答案为：
（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，于是细胞可继续分裂
（3）癌基因指导合成端粒酶，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利用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

点评 本题考查细胞分裂和实验，意在考查考生能理解所学知识的要点；具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理．