高中 | 一 动物细胞培养 题目答案及解析

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选择性必修三 生物技术与工程

第二章 细胞工程

第2节 动物细胞工程

一 动物细胞培养

活性氧($\rm ROS$)是指在生物体内与氧代谢有关的、含氧自由基和易形成自由基的过氧化物的总称,$\rm ROS$产生过多是高氧诱导肺损伤的主要原因。为研究高氧导致细胞内活性氧升高的机制,科学家使用大鼠肺泡上皮细胞($\rm R$)进行相关的实验。

有氧呼吸第三阶段,氧气参与                过程,此阶段的产物可满足细胞对                的需求。

[["

$\\rm NADH$形成水;能量

"]]

有氧呼吸的第三阶段氧气和还原氢结合形成水,同时释放大量的能量,满足细胞对能量的需求。

$\rm R$细胞接种于培养瓶中,加入所需营养和抗生素,并调节                 ,置于$\rm CO_{2}$恒温培养箱中进行培养。一段时间后将$\rm R$细胞分为对照组、高氧组和拮抗剂组,高氧组置于氧浓度$\rm 90\%$的培养箱中;拮抗剂组加入能与线粒体钙通道蛋白结合的拮抗剂后,置于氧浓度$\rm 90\%$的培养箱中。

[["酸碱度和渗透压"]]

动物细胞培养所需要的条件为营养物质、无菌无毒的环境、适宜的气体环境和适宜的酸碱度和渗透压。

$\rm 4\;\rm h$后检测线粒体内相关指标,结果如下表。

检测指标

组别

细胞(个$\rm /mL$$\rm Ca^{2+}$$\rm nmol/L$活性氧($\rm RFU$$\rm NAD^{+}/NADH$比值
对照组$\rm 2\times 10^{6}$$\rm 19.5$$\rm 491$$\rm 3.89$
高氧组$\rm 2\times 10^{6}$$\rm 24.3$$\rm 530$$\rm 2.44$
拮抗剂组$\rm 2\times 10^{6}$$\rm 17.2$$\rm 480$$\rm 3.71$

注:$\rm RFU$是相对荧光单位,代表活性氧的量

①表中结果显示                ,说明$\rm R$细胞高氧模型制备成功。

②比较高氧组和拮抗剂组结果,有关$\rm Ca^{2+}$、活性氧量和$\rm NAD^{+}/NADH$比值之间调控关系的推测合理的是                

$\rm A$

$\rm B$$\rm Ca^{2+}→$活性氧$\rm →NAD^{+}/NADH$比值

$\rm C$$\rm Ca^{2+}→NAD^{+}/NADH$比值$\rm →$活性氧

$\rm D$$\rm NAD^{+}/NADH$比值$\rm →$活性氧$\rm →Ca^{2+}$

$\rm E.NAD^{+}/NADH$比值$\rm →Ca^{2+}→$活性氧

[["

高氧组活性氧值比对照组高;$\\rm C$

"]]

根据表中数据高氧组活性氧值比对照组高,说明$\rm R$细胞高氧模型制备成功;

比较高氧组和拮抗剂组结果,高氧组的$\rm Ca^{2+}$和活性氧量均比对照组高,$\rm NAD^{+}/NADH$比值比对照组低,而拮抗剂组与对照组差别不大,且拮抗剂组的处理为加入能与线粒体钙通道蛋白结合的拮抗剂后,也置于氧浓度$\rm 90\%$的培养箱中,同时结合(4)$\rm Ca^{2+}$可提高线粒体内部分酶的活性,从而调节$\rm NAD^{+}/NADH$的比值,说明$\rm Ca^{2+}→NAD^{+}/NADH$比值$\rm →$活性氧,故$\rm C$正确。

进一步研究表明,$\rm Ca^{2+}$可提高线粒体内部分酶的活性,从而调节$\rm NAD^{+}/NADH$的比值。组蛋白脱乙酰基酶($\rm SIPT3$)可以激活活性氧清除酶(如$\rm SOD2$),$\rm SIRT3$功能的发挥依赖$\rm NAD^{+}$

综合以上信息,分析高氧导致细胞内活性氧升高的机制:                (用关键词加箭头表达)。

[["

高氧$\\rm →Ca^{2+}$进入线粒体基质增多$\\rm →$线粒体内部分酶的活性升高$\\rm →NAD^{+}/NADH$的比值下降$\\rm →SIRT3$功能减弱$\\rm →$活性氧清除酶激活量减少$\\rm →$细胞内活性氧升高

"]]

根据题意$\rm Ca^{2+}$可提高线粒体内部分酶的活性,从而调节$\rm NAD^{+}/NADH$的比值,组蛋白脱乙酰基酶($\rm SIPT3$)可以激活活性氧清除酶(如$\rm SOD2$),$\rm SIRT3$功能的发挥依赖$\rm NAD^{+}$,且由表格信息高氧组$\rm Ca^{2+}$浓度较高,所以高氧导致细胞内活性氧升高的机制为:高氧$\rm →Ca^{2+}$进入线粒体基质增多$\rm →$线粒体内部分酶的活性升高$\rm →NAD^{+}/NADH$的比值下降$\rm →SIRT3$功能减弱$\rm →$活性氧清除酶激活量减少$\rm →$细胞内活性氧升高。

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