题型:综合题 题类:常考题 难易度:困难
北京市朝阳区2019-2020学年高一上学期生物期末考试试卷
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20世纪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。
1965年,布雷内对秀丽隐杆线虫(C.elegans)(如图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1mm、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-80℃下冷冻保存。20℃下,秀丽隐杆线虫平均生活史为3.5天;雌雄同体型秀丽隐杆线虫的平均繁殖力为300~350个后代,若与雄虫交配,则可产生多达1400个以上的后代。另外,该线虫基因组相对较小,约含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。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2,字母代表细胞谱系的分支;右侧框内代表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1090个体细胞,其中131个细胞发生凋亡而被清除,最终成体共有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EGL-1、CED-3、CED-4和CED-9,它们相互作用的机制如图3。
秀丽隐杆线虫的系列研究看似简单,却是三位科学家近40年承前启后艰辛工作的成果。因此,三位科学家共享了2002年诺贝尔生理学或医学奖的殊荣。
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