苦马豆素(SW)最早是从植物灰苦马豆中分离获得,为了研究SW是否具有抑制肿瘤细胞生长的作用,学者做了大量研究,相关实验过程及结果如下:
① 取小鼠肝癌Hepal6细胞;
② 制成单细胞悬液,等量接种于多孔板,加入等量细胞培养液,每组设5个平行孔;
③ 于37℃、5% CO2培养箱中培养24 h;
④ 加入等量不同浓度的SW溶液,于37℃、5% CO2培养箱中培养;
⑤ 分别在24 h、48 h、72 h时摇匀后吸取培养液,观察并记录结果,得到不同浓度的SW对细胞存活率的影响曲线,如图所示:
⑥ 将培养48 h的培养液离心,细胞染色,在荧光显微镜下观察拍照,记录癌细胞和凋亡细胞的数目,并采用免疫荧光细胞技术检测细胞凋亡蛋白Bax和Bcl2的表达量状况,汇总统计结果如下表:
培养48 h后细胞数目及凋亡蛋白Bax和Bcl2的表达水平
SW(μg/mL) | 癌细胞数目 | 凋亡细胞数目 | Bax蛋白 | Bcl2蛋白 |
0 | ++++ | + | + | ++++ |
0.5 | +++ | ++ | ++ | +++ |
1 | ++ | +++ | +++ | ++ |
2 | + | ++++ | ++++ | + |
(注:“+”的数量表示相对值的大小)
(1)实验中进行小鼠肝癌Hepal6细胞培养的原理是 。培养箱中要有适量的无菌空气,原因是 。肝癌细胞数量增多扩展时,细胞能相互重叠向三维空间发展,形成堆积物,可能的原因是 。
(2)实验步骤③中“于37℃、5% CO2培养箱中培养24 h”的目的是 。
(3)分析图中曲线可知,SW对肝癌Hepal6细胞的作用效果是 (2分)。
(4)表中结果表明SW可以诱发细胞 ,从而抑制肿瘤细胞生长。从两种蛋白质的表达水平来看,Bax蛋白和Bcl2蛋白对癌细胞凋亡的作用分别是 。
(1)细胞增殖(细胞分裂、有丝分裂、细胞克隆) 促进细胞进行有氧呼吸、防止杂菌感染 癌细胞无接触抑制
(2)增加(扩大)肝癌Hepal6细胞的数量
(3)相同条件下,SW浓度越高,对细胞生长(存活)的抑制作用越强;SW作用时间越长,对细胞生长(存活)的抑制作用越强(2分)
(4)凋亡 促进(癌细胞凋亡)、抑制(癌细胞凋亡)
细胞的分化及其意义:
1、细胞的分化的概念:在个体发育中,相同细胞的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
2、细胞分化的基础和实质
(1)分化的基础:每个细胞都含有一套与受精卵完全相同的染色体,即携带有本物种的全部遗传信息。
(2)分化的实质:是在遗传物质的控制下合成特异性蛋白质的过程,即基因的选择性表达。
3、细胞分化的过程
(1)从细胞水平分析:细胞形态、结构和功能改变的结果。
(2)从亚显微结构水平分析:细胞器的数目及细胞质基质成分和功能改变的结果。
(3)从分子水平分析
①蛋白质角度:蛋白质种类、数量、功能改变的结果。
②基因角度:基因选择性表达的结果,这是细胞分化的根本原因。
4、细胞分化的特点
(1)持久性:细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中,在胚胎期达到最大限度。
(2)不可逆性:一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
(3)普遍性:是生物界中普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。
(4)遗传物质不变性:细胞分化是伴随着细胞分裂进行的,亲代与子代细胞的形态、结构或功能发生改变,但细胞内的遗传物质却不变。
5、细胞分化的结果:形成形态、结构和功能不同的组织和器官。
6、细胞分化的意义
(1)细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。
(2)细胞分化使多细胞生物体内的细胞趋向专门化,有利于提高各种生物功能的效率。
细胞增殖与细胞分化的区别分析:
细胞增殖 | 细胞分化 | |
细胞变化 | 数量增多 | 细胞形态、结构、生埋功能发生了稳定性差异,且这种差异是不可逆转的 |
发生时间 | 从受精卵开始,有些部位的细胞终生保持分裂能力,有的细胞发育到一定时期停止分裂 | 持久性变化,胚胎时期达最大限度 |
在个体发育中的意义 | 保持了亲代和子代间遗传物质的稳定性 | 没有细胞分化,生物体不能进行正常发育 |
细胞分化 | 细胞全能性 | |
原理 | 细胞内基因的选择性表达 | 含本物种全套遗传物质 |
特点 | 持久性、不可逆性、普遍性 | ①高度分化的植物体细胞表达全能性需要一定的条件;②动物已分化的体细胞的全能性受到限制,但细胞核仍具有全能性 |
结果 | 形成形态、结构、生理功能不同的细胞 | 形成新个体 |
大小比较 | 细胞分化程度有高低之分,如体细胞>生殖细胞>受精卵 | 细胞全能性有大小之分,如受精卵>生殖细胞>体细胞 |
关系 | ①两者的遗传物质都不发生变化 ②细胞的分化程度越高,全能性越小 |
知识点拨:
1、过程:受精卵→增殖为多细胞→分化为组织、器官、系统→发育为生物体
2、细胞分化程度由高至低的顺序是神经组织干细胞、骨髓造血干细胞、胚胎干细胞;造血干细胞还有可能分化成为其他组织的细胞,说明动物细胞也可能具有全能性,因为每个细胞都是由受精卵发育而来的,都具有全套的遗传物质。人们对干细胞的研究,可以对某些疾病进行治疗,可以进行医学上的组织修复,还可以帮助人们了解细胞的分化机制。
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