Question

20．研究表明干細胞中c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）、Sox2和Oct-$\frac{3}{4}$等基因處于活躍表達狀態(tài)，Oct-$\frac{3}{4}$的精確表達對于維持干細胞的正常自我更新是至關重要的．2006年，科學家Takahashi和Yamanaka利用逆轉錄病毒將Oct-$\frac{3}{4}$、Sox2、c-Myc和Klf4四個關鍵基因導入高度分化的體細胞內(nèi)，讓其重新變成一個多功能iPS細胞，命名為“誘導多能干細胞”（如圖1所示）．請分析回答：

（1）Oct-$\frac{3}{4}$基因在高度分化的細胞中是否存在？是．依據(jù)上圖所示的原理，細胞凋亡是圖中c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）、Fas基因等基因控制的編程性死亡．
（2）研究人員利用小鼠體細胞誘導形成的iPS細胞，進一步誘導又獲得了心肌細胞、血管平滑肌細胞等多種組織細胞，iPS細胞的這種變化過程稱作細胞分化．
（3）科研人員將四個關鍵基因導入高度分化的體細胞內(nèi)，讓其重新變成一個多功能iPS細胞，應用了轉基因技術技術，其原理是基因重組．
（4）另一項研究得知，癌細胞和正常分化細胞在有氧條件下產(chǎn)生的ATP總量沒有明顯差異，但癌細胞從內(nèi)環(huán)境中攝取并用于細胞呼吸的葡萄糖是正常細胞的若干倍．下圖是癌細胞在有氧條件下葡萄糖的部分代謝過程，據(jù)圖分析回答問題：
圖2中A代表細胞膜上的載體蛋白．葡萄糖進入癌細胞后可通過形成五碳糖進而合成脫氧核苷酸作為DNA復制的原料．與正常細胞相比，①～④過程在癌細胞中明顯增強的有①②③（填編號）．若要研制藥物來抑制癌癥患者細胞中的異常代謝途徑，圖中的過程①④（填編號）不宜選為作用位點．

Answer 1

分析 1、根據(jù)圖1分析，Oct-3/4的精確表達對于維持干細胞的正常自我更新是至關重要的，所以在高度分化的細胞，不進行分裂，所以此基因不表達，處于關閉狀態(tài)；干細胞中c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）、Sox2和Oct-3/4等基因處于活躍表達狀態(tài)，高度分化的細胞Sox2和Oct-3/4不表達，c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）突變導致細胞癌變，細胞凋亡由圖可知應是c-Myc、KIf4、Fas基因控制下的程序性死亡（編程性死亡）．
2、根據(jù)圖2分析，圖示表示癌細胞在有氧條件下葡萄糖的部分代謝過程，①表示癌細胞吸收葡萄糖的過程，其中A最可能是細胞膜上運輸葡萄糖的載體；②表示葡萄糖代謝形成中間產(chǎn)物五碳糖；③表示癌細胞無氧呼吸（第二階段）；④表示癌細胞的有氧呼吸（第二階段與第三階段）．

解答 解：（1）Oct-$\frac{3}{4}$基因在高度分化的細胞中存在，但由于高度分化的細胞已經(jīng)不再進行分裂，所以此基因不表達，處于關閉狀態(tài)．由圖可知，細胞凋亡應是c-Myc、KIf4、Fas基因控制下的細胞的程序性死亡（編程性死亡）過程．
（2）細胞分化是指在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)，結構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程．iPS細胞分化成心肌細胞、血管平滑肌細胞等多種組織細胞是基因選擇性表達的結果．
（3）科學家利用逆轉錄病毒，將Oct-$\frac{3}{4}$、Sox2、c-Myc和Klf4四個關鍵基因轉入高度分化的體細胞內(nèi)，讓其重新變成一個多功能iPS細胞，應用了轉基因技術，其原理是基因重組．
（4）因為圖中A能在細胞膜上協(xié)助葡萄糖進入細胞，由此可以推斷其應該是載體蛋白；DNA的合成原料是脫氧核苷酸．癌細胞的代謝比較旺盛，需要大量的大分子物質(zhì)合成材料，所以與正常細胞相比，癌細胞內(nèi)①②③會加強．藥物要抑制機體內(nèi)癌細胞的代謝，但不能對正常細胞的代謝造成大的影響，而圖中代謝過程①④是所有正常細胞都有可能大量進行的，所以不宜作為作用位點．
故答案為：
（1）是 c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）、Fas基因
（2）細胞分化
（3）轉基因 基因重組
（4）載體蛋白 脫氧核苷酸 ①②③①④

點評 本題考查細胞的增殖、分化、衰老、凋亡和癌變的相關知識，意在考查學生能從課外材料中獲取相關的生物學信息，并能運用這些信息，結合所學知識解決相關的生物學問題．