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學習以下材料,回答(1)~(4)題。
細胞能量代謝與癌癥
線粒體是細胞內的“動力車間”,細胞生命活動所需的能量絕大部分來自線粒體。很多研究發(fā)現(xiàn)線粒體損傷導致的細胞能量代謝異常與癌癥的發(fā)生密切相關。
正常情況下,細胞在有氧、無氧情況下分別進行有氧呼吸和無氧呼吸。德國生理學家Warburg在1924年提出瓦爾堡(Warburg)效應,即腫瘤細胞無論在有氧或無氧情況下,都主要通過無氧呼吸進行代謝,大量消耗葡萄糖而無法高效產能,并釋放大量乳酸。腫瘤細胞產生的乳酸可被單羧酸轉運蛋白(MCT)轉運出腫瘤細胞,以防止乳酸對細胞自身造成毒害。Warburg認為癌癥是一種代謝異常疾病。在一些環(huán)境因素如輻射、致癌物、壓力、化學試劑等的刺激下,引發(fā)線粒體損傷,細胞呼吸出現(xiàn)功能障礙后,可能會形成腫瘤。但上世紀70年代,研究發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤存在染色體異常和基因突變,使人們將惡性腫瘤發(fā)生的根本原因歸結于遺傳物質的改變,因此對Warburg的觀點產生很大爭議。爭議的焦點在于細胞能量代謝異常是癌癥產生的原因還是細胞癌變導致的結果。
線粒體中的細胞色素C氧化酶(CcO)參與氧氣生成水的過程,并促成用于合成ATP的跨膜電位,通過氧化磷酸化為細胞提供能量。在患者的實體腫瘤最缺氧區(qū)存在有缺陷的CcO。最近,某研究小組以骨、腎、乳腺和食管的細胞系為實驗材料,發(fā)現(xiàn)僅破壞CcO的單個蛋白質亞基,可導致線粒體功能發(fā)生重大變化,進而細胞表現(xiàn)出癌細胞的所有特征。研究人員觀察到,破壞CcO會引發(fā)線粒體激活應激信號到細胞核,發(fā)送求救警報,警告細胞出現(xiàn)缺陷,檢測到多種促進腫瘤發(fā)展基因的表達量均上升。
基于這些發(fā)現(xiàn),研究人員可找到一些腫瘤治療的潛在藥物作用靶點,從而達到控制和治療癌癥的目的。
(1)對絕大多數(shù)生物來說,有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式,細胞通過有氧呼吸把葡萄糖等有機物徹底氧化分解,產生CO2和H2O,釋放
大量能量
大量能量
。
(2)根據(jù)Warburg效應分析,腫瘤細胞主要通過無氧呼吸來提供能量,葡萄糖代謝生成
丙酮酸
丙酮酸
后不再通過線粒體進行有氧氧化,而是在酶的作用下轉化成乳酸,其中的大部分能量存留在乳酸中。
(3)根據(jù)文中信息,推測 CcO發(fā)揮作用的場所是
線粒體內膜
線粒體內膜
。細胞中破壞CcO的單個蛋白質亞基,可導致線粒體功能發(fā)生重大變化,進而細胞表現(xiàn)出癌細胞的所有特征,這些特征包括
細胞膜上的糖蛋白等物質減少,細胞之間的黏著性顯著下降,容易在體內分散和轉移
細胞膜上的糖蛋白等物質減少,細胞之間的黏著性顯著下降,容易在體內分散和轉移
(至少寫出兩點)。
(4)你認為文中對 CcO功能的研究結果支持了下列哪種觀點?并寫明理由
支持觀點一文中所述,CcO參與氧氣生成水的過程,可知CcO是有氧呼吸的關鍵酶,僅破壞CcO的單個蛋白質亞基,就可導致線粒體功能發(fā)生重大變化,進而細胞表現(xiàn)出癌細胞的所有特征。即因為破壞了線粒體中有氧呼吸的關鍵酶,導致線粒體能量代謝功能異常,引發(fā)細胞癌變
支持觀點一文中所述,CcO參與氧氣生成水的過程,可知CcO是有氧呼吸的關鍵酶,僅破壞CcO的單個蛋白質亞基,就可導致線粒體功能發(fā)生重大變化,進而細胞表現(xiàn)出癌細胞的所有特征。即因為破壞了線粒體中有氧呼吸的關鍵酶,導致線粒體能量代謝功能異常,引發(fā)細胞癌變

觀點一:細胞能量代謝異常是癌癥產生的原因。
觀點二:細胞能量代謝異常是細胞癌變后導致的結果。

【答案】大量能量;丙酮酸;線粒體內膜;細胞膜上的糖蛋白等物質減少,細胞之間的黏著性顯著下降,容易在體內分散和轉移;支持觀點一文中所述,CcO參與氧氣生成水的過程,可知CcO是有氧呼吸的關鍵酶,僅破壞CcO的單個蛋白質亞基,就可導致線粒體功能發(fā)生重大變化,進而細胞表現(xiàn)出癌細胞的所有特征。即因為破壞了線粒體中有氧呼吸的關鍵酶,導致線粒體能量代謝功能異常,引發(fā)細胞癌變
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/18 8:0:10組卷:13引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.研究表明,癌細胞和正常分化細胞在有氧條件下產生的ATP總量沒有明顯差異,但癌細胞從內環(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。如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:

    (1)圖中A代表細胞膜上的
     
    。葡萄糖進入癌細胞后,在代謝過程中可合成非必需氨基酸,此過程一定需要
     
    元素,也可通過形成五碳糖進而合成
     
    作為DNA復制的原料。
    (2)在有氧條件下,癌細胞呼吸作用的方式為
     
    。與正常細胞相比,①~④過程在癌細胞中明顯增強的有
     
    (填編號)。
    (3)細胞在致癌因子的影響下,
     
    基因的結構發(fā)生改變而被激活,進而調控
     
    的合成來改變代謝途徑。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
     
    (填編號)不宜選為作用位點。

    發(fā)布:2025/1/15 8:0:2組卷:2引用:1難度:0.7
  • 2.將生長發(fā)育狀況相同的某經(jīng)濟作物分為兩組,Ⅰ組用遮光網(wǎng)處理以降低光照強度,Ⅱ組不做處理,分別測定凈光合速率的日變化情況,結果如圖.

    (1)在ab段,Ⅰ組植株葉肉細胞內合成[H]的場所有
     
    ;該植株在
     
    點時體內有機物總量最少;若增加Ⅰ組的透光量,c點應向
     
    移.
    (2)與e點相比,f點時葉綠體內ATP的含量
     
    (填“高”或“低”).
    (3)根據(jù)實驗結果,提出在大棚栽種該作物時提高產量的一項具體措施
     

    (4)若Ⅱ組植株在d點時植物線粒體中產生的CO2更多,則此時Ⅱ組植株的總光合速率
     
    (填“大于”、“等于”或“小于”)Ⅰ組植株,判斷的理由是
     

    發(fā)布:2025/1/5 8:0:1組卷:7引用:3難度:0.5
  • 3.閱讀下列材料,并回答問題。
    線粒體蛋白AOX和UCP在植物開花生熱中的功能
    有些植物的花器官在開花期能夠在短期內迅速產生并累積大量熱能,使花器官溫度顯著高于環(huán)境溫度,即“開花生熱現(xiàn)象”。開花生熱可以促使植物生殖發(fā)育順利完成。
    與高等動物相同,高等植物細胞的有氧呼吸過程能釋放熱量。有氧呼吸的第三階段,有機物中的電子經(jīng)UQ(泛醌,脂溶性化合物)、蛋白復合體(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)的作用,傳遞至氧氣生成水,電子傳遞過程中釋放的能量用于建立膜兩側H+濃度差,使能量轉換成H+電化學勢能,此過程稱為細胞色素途徑。最終,H+經(jīng)ATP合成酶運回線粒體基質時釋放能量。此能量用于ATP合成酶催化ADP和Pi形成ATP。如圖1所示(“e-”表示電子,“→”表示物質運輸及方向,“”表示相關化學反應)。這種情況下生熱緩慢,不是造成植物器官溫度明顯上升的原因。

    圖1中的AOX表示交替氧化酶(蛋白質),是一種植物細胞中廣泛存在的氧化酶,在此酶參與下,電子可不通過蛋白復合體Ⅲ和Ⅳ,而是直接通過AOX傳遞給氧氣生成水,大量能量以熱能的形式釋放。此途徑稱為AOX途徑。相較于細胞色素途徑,有機物中電子經(jīng)AOX途徑傳遞后,最終只能產生極少量ATP。
    荷花(N.nucifera)在自然生長的開花階段,具有開花生熱現(xiàn)象?;ㄆ鞴俸粑饔蔑@著增強,氧氣消耗量大幅提高,使得花器官與周圍環(huán)境溫差逐漸增大。研究人員測定了花器官開花生熱過程中不同途徑的耗氧量,如圖2所示。當達到生熱最高峰時,AOX途徑的呼吸作用比生熱前顯著增強,可占總呼吸作用耗氧量的70%以上。
    線粒體解偶聯(lián)蛋白(UCP)是位于高等動、植物線粒體內膜上的一類離子轉運蛋白(圖1虛線框中所示)。UCP可以將H+通過膜滲漏到線粒體基質中,從而驅散跨膜兩側的H+電化學勢梯度,使能量以熱能形式釋放。有些植物開花生熱時,UCP表達量顯著上升,表明UCP蛋白也會參與調控植物的開花生熱。
    (1)有氧呼吸的第一、二也會釋放熱量,但不會引起開花生熱。原因是經(jīng)這兩個階段,有機物中的能量大部分
     
    。
    A.已轉移到ATP中
    B.儲存在[H]中
    C.轉移至CO2
    (2)圖1所示膜結構是
     
    ;圖1中可以運輸H+的是
     
    。
    (3)運用文中信息分析,在耗氧量不變的情況下,若圖1所示膜結構上AOX和UCP含量提高,則經(jīng)膜上ATP合成酶催化形成的ATP的量
     
    (選填“增加”、“不變”、“減少”)。原因是:
     
    。
    (4)之前有人認為在荷花(N.nucifera)花器官的開花生熱中,經(jīng)UCP產生的熱量不少于AOX途徑產熱。請結合本文內容分析,若上述說法正確,在“總呼吸”曲線仍維持圖2狀態(tài)時,請判斷細胞色素途徑和AOX途徑耗氧量應有怎樣的變化,并說明理由。
    (5)基于本文內容,下列敘述能體現(xiàn)高等動、植物統(tǒng)一性的是
     
    。
    A.二者均有線粒體
    B.二者均可借助UCP產熱
    C.二者均可分解有機物產生ATP
    D.二者均有細胞色素途徑和AOX途徑

    發(fā)布:2025/1/5 8:0:1組卷:72引用:1難度:0.7
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