烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)是一种蛋白质类物质,它普遍存在于哺乳动物体内,对延缓细胞衰老有重要作用
(1)对哺乳动物而言,细胞衰老与个体衰老并不是一回事,二者关系是___________。细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终细胞核会表现出___________的特征。
(2)研究发现,衰老细胞中NAD+的含量明显降低。通常情况下,哺乳动物细胞的___________(填场所)中可通过有氧呼吸将NAD+转化成NADH。NAMPT是NAD+合成的关键限速酶(指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶),其可决定代谢中NAD+的水平。为探究细胞衰老与NAMPT之间的关系,研究小组选取了两组健康的小鼠,甲组注射___________补充剂,乙组注射等量生理盐水,结果发现甲组小鼠的平均寿命约为2.8年,乙组小鼠的平均寿命约为2.4年;且与乙组相比较,甲组小鼠的脂肪细胞、心肌细胞等处均检测出了高水平的NAD+。由此推测NAMPT延缓细胞衰老的机制是___________。
(3)NAMPT合成后分泌到细胞外的方式是___________。NAMPT在血液中运输时需包裹在囊泡中,若脱去囊泡则会失去活性。试推测NAMPT在血液中运输时脱掉囊泡会失去活性的原因是___________。
(1). 个体衰老的过程是细胞普遍衰老的过程 (2). 体积增大、核膜内折、染色质收缩(染色加深) (3). 细胞质基质和线粒体基质 (4). NAMPT (5). NAMPT通过促进NAD+的合成来延缓细胞衰老 (6). 胞吐 (7). 血液中的pH等影响了蛋白质的空间结构
【解析】
衰老细胞的特征:(1)细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质固缩,染色加深;(2)细胞膜通透性功能改变,物质运输功能降低;(3)细胞色素随着细胞衰老逐渐累积;(4)有些酶的活性降低;(5)呼吸速度减慢,新陈代谢减慢。
【详解】(1)对哺乳动物而言,个体衰老的过程是细胞普遍衰老的过程。衰老的细胞中细胞核体积增大、核膜内折、染色质收缩。
(2)哺乳动物细胞有氧呼吸的第一和第二阶段会将NAD+转化成NADH,场所为细胞质基质和线粒体基质。要探究细胞衰老与NAMPT之间的关系,实验的自变量应该是是否注射NAMPT,因变量是小鼠的平均寿命,两组健康的小鼠,甲组注射NAMPT补充剂,乙组注射等量生理盐水,结果发现甲组小鼠的平均寿命约为2.8年,乙组小鼠的平均寿命约为2.4年;且与乙组相比较,甲组小鼠的脂肪细胞、心肌细胞等处均检测出了高水平的NAD+。由此推测NAMPT通过促进NAD+的合成来延缓细胞衰老。
(3)NAMPT是大分子物质,其合成后通过胞吐分泌到细胞外。NAMPT在血液中运输时需包裹在囊泡中,若脱去囊泡则会失去活性。可能是血液中的pH等影响了蛋白质的空间结构,进而导致NAMPT在血液中运输时脱掉囊泡会失去活性。
【点睛】有氧呼吸的第一、第二阶段产生NADH,第三阶段消耗NADH。
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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2001年诺贝尔生理学或医学奖授予3位科学家。这3位科学家发现了调控细胞周期的一系列基因,以及相关的酶和蛋白质。这项工作对肿瘤研究等领域产生了重大影响。请回答下列各题: (1)同种生物不同类型细胞之间的细胞周期持续时间有差异。蛙胚卵裂期动物半球细胞的细胞周期持续时间比植物半球细胞的 。 (2)分析某种细胞的染色体组型最好选用 期的细胞。 (3)有人称恶性肿瘤为细胞周期病,其根据是调控细胞周期的 基因被激活,导致细胞周期失控,使癌细胞无限增殖。 (4)治疗恶性肿瘤的途径之一,是用药物抑制 的合成,从而将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期。如用药物抑制纺锤体的形成,则癌细胞的细胞周期将阻断在 期。癌细胞中心体复制发生_________期。