高中 | 第3节 细胞的衰老和死亡 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修一 分子与细胞

第六章 细胞的生命历程

第3节 细胞的衰老和死亡

阅读下面科普短文,请回答问题。

在健康机体中,细胞的生死存在着一个良性的动态平衡,即细胞不但要恰当诞生,也要恰当凋亡,否则机体就会患病、甚至死亡。那么,细胞这种“恰当凋亡”是如何实现的呢?从$\rm 20$世纪$\rm 60$年代起,科学家开始寻找合适的实验材料并进行相关分子机制的探索。

$\rm 1965$年,布雷内对秀丽隐杆线虫($\rm C. elegans$)(如图$\rm 1$)进行了解剖、观察和遗传分析,开创了用该线虫作生物学研究材料的先河。秀丽隐杆线虫体长约$\rm 1\;\rm mm$、呈圆柱形、身体透明,有雌雄同体和雄性两种生物类型,能在实验室用培养皿培养,并可以在$\rm -80^\circ\rm C$下冷冻保存。$\rm 20^\circ\rm C$下,秀丽隐杆线虫平均生活史为$\rm 3. 5$天;雌雄同体型秀丽隐杆线虫的平均繁殖力为$\rm 300\sim 350$个后代,若与雄虫交配,则可产生多达$\rm 1400$个以上的后代。另外,该线虫基因组相对较小,约含$\rm 3000$个基因。

苏尔斯顿加入布雷内研究组后,主要工作是分析线虫的细胞谱系。和人类的家谱一样,生物体的每一个细胞也有谱系关系,单个受精卵不断分裂产生更多的细胞,最后形成构成生物体的许多不同类型的细胞。$\rm 1983$年,通过耐心严谨的显微镜下观察,苏尔斯顿揭示了秀丽隐杆线虫的细胞谱系(如图$\rm 2$,字母代表细胞谱系的分支;右侧框内代表$\rm AB$分支中部分细胞的生命历程)。

雌雄同体型秀丽隐杆线虫从受精卵到发育成熟,共产生$\rm 1090$个体细胞,其中$\rm 131$个细胞发生凋亡而被清除,最终成体共有$\rm 959$个体细胞。

为什么有些细胞在个体的发育过程中会产生,又在特定的发育阶段凋亡呢?霍维茨经过一系列的研究,揭秘了上述细胞发生凋亡的分子机制。经鉴定,共有四个基因编码的蛋白质参与细胞凋亡,它们分别是$\rm EGL-1$$\rm CED-3$$\rm CED-4$$\rm CED-9$,它们相互作用的机制如图$\rm 3$

秀丽隐杆线虫的系列研究看似简单,却是三位科学家近$\rm 40$年承前启后艰辛工作的成果。因此,三位科学家共享了$\rm 2002$年诺贝尔生理学或医学奖的殊荣。

秀丽隐杆线虫作为研究器官发育的模型生物,其优势有                                                                (至少两点)。

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身体透明,易于显微观察;细胞数量少,且数目固定,已知;体型小,饲养时占地面积小;发育周期短,利于短期内获得统计数据;基因组相对较小

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由题意可知,秀丽隐杆线虫作为研究器官发育的模型生物,其优势有身体透明,易于显微观察;细胞数量少,且数目固定,已知;体型小,饲养时占地面积小;发育周期短,利于短期内获得统计数据;基因组相对较小。

请结合图$\rm 2$说出文中“$\rm 131$个细胞发生凋亡而被清除”这一过程发生在特定的                 两方面。

[["时间和空间"]]

由图$\rm 2$分析可知,“$\rm 131$个细胞发生凋亡而被清除”这一过程发生在特定的时间和空间下。

根据图$\rm 3$,用文字描述细胞凋亡过程的分子机制:                                                                

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在正常细胞中,$\\rm CED-9$结合在线粒体膜上,并且与$\\rm CED-4$牢固结合形成复合体而抑制$\\rm CED-4$的功能。当细胞接收到凋亡信号后,$\\rm EGL-1$直接与$\\rm CED-9$结合,而使$\\rm CED-4$$\\rm CED-9$脱离进入细胞质中,而后在$\\rm CED-4$的作用下,可使无活性的$\\rm CED-3$活化,被活化的$\\rm CED-3$能够使细胞表现出凋亡形态变化,最终发生细胞凋亡

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由图$\rm 3$分析可知,细胞凋亡过程的分子机制为:在正常细胞中,$\rm CED-9$结合在线粒体膜上,并且与$\rm CED-4$牢固结合形成复合体而抑制$\rm CED-4$的功能。当细胞接收到凋亡信号后,$\rm EGL-1$直接与$\rm CED-9$结合,而使$\rm CED-4$$\rm CED-9$脱离进入细胞质中,而后在$\rm CED-4$的作用下,可使无活性的$\rm CED-3$活化,被活化的$\rm CED-3$能够使细胞表现出凋亡形态变化,最终发生细胞凋亡。

你对“细胞凋亡”的理解是                                                                (请用一句话描述)。

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细胞凋亡是在信号分子作用下由基因决定的程序性死亡(是在信号分子作用下由基因决定的精细而有规律的死亡;是在信号分子作用下由基因决定的发生在特定发育阶段的死亡)

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考查有关细胞凋亡的概念,细胞凋亡是在信号分子作用下由基因决定的程序性死亡。

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