學(xué)習(xí)以下材料,回答(1)~(4)題。
細(xì)胞能量代謝與癌癥
線粒體是細(xì)胞內(nèi)的“動(dòng)力車間”,細(xì)胞生命活動(dòng)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(dǎo)致的細(xì)胞能量代謝異常與癌癥的發(fā)生密切相關(guān)。
正常情況下,細(xì)胞在有氧、無氧情況下分別進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸。德國生理學(xué)家Warburg在1924年提出瓦爾堡(Warburg)效應(yīng),即腫瘤細(xì)胞無論在有氧或無氧情況下,都主要通過無氧呼吸進(jìn)行代謝,大量消耗葡萄糖而無法高效產(chǎn)能,并釋放大量乳酸。腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的乳酸可被單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(MCT)轉(zhuǎn)運(yùn)出腫瘤細(xì)胞,以防止乳酸對(duì)細(xì)胞自身造成毒害。Warburg認(rèn)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(xué)試劑等的刺激下,引發(fā)線粒體損傷,細(xì)胞呼吸出現(xiàn)功能障礙后,可能會(huì)形成腫瘤。但上世紀(jì)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(jié)于遺傳物質(zhì)的改變,因此對(duì)Warburg的觀點(diǎn)產(chǎn)生很大爭(zhēng)議。爭(zhēng)議的焦點(diǎn)在于細(xì)胞能量代謝異常是癌癥產(chǎn)生的原因還是細(xì)胞癌變導(dǎo)致的結(jié)果。
線粒體中的細(xì)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(xì)胞提供能量。在患者的實(shí)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(xì)胞系為實(shí)驗(yàn)材料,發(fā)現(xiàn)僅破壞CcO的單個(gè)蛋白質(zhì)亞基,可導(dǎo)致線粒體功能發(fā)生重大變化,進(jìn)而細(xì)胞表現(xiàn)出癌細(xì)胞的所有特征。研究人員觀察到,破壞CcO會(huì)引發(fā)線粒體激活應(yīng)激信號(hào)到細(xì)胞核,發(fā)送求救警報(bào),警告細(xì)胞出現(xiàn)缺陷,檢測(cè)到多種促進(jìn)腫瘤發(fā)展基因的表達(dá)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(diǎn),從而達(dá)到控制和治療癌癥的目的。
(1)對(duì)絕大多數(shù)生物來說,有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式,細(xì)胞通過有氧呼吸把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解,產(chǎn)生CO2和H2O,釋放
大量能量
大量能量
。
(2)根據(jù)Warburg效應(yīng)分析,腫瘤細(xì)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(jìn)行有氧氧化,而是在酶的作用下轉(zhuǎn)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(cè) CcO發(fā)揮作用的場(chǎng)所是 線粒體內(nèi)膜
線粒體內(nèi)膜
。細(xì)胞中破壞CcO的單個(gè)蛋白質(zhì)亞基,可導(dǎo)致線粒體功能發(fā)生重大變化,進(jìn)而細(xì)胞表現(xiàn)出癌細(xì)胞的所有特征,這些特征包括 細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少,細(xì)胞之間的黏著性顯著下降,容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移
細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少,細(xì)胞之間的黏著性顯著下降,容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移
(至少寫出兩點(diǎn))。
(4)你認(rèn)為文中對(duì) CcO功能的研究結(jié)果支持了下列哪種觀點(diǎn)?并寫明理由 支持觀點(diǎn)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(guān)鍵酶,僅破壞CcO的單個(gè)蛋白質(zhì)亞基,就可導(dǎo)致線粒體功能發(fā)生重大變化,進(jìn)而細(xì)胞表現(xiàn)出癌細(xì)胞的所有特征。即因?yàn)槠茐牧司€粒體中有氧呼吸的關(guān)鍵酶,導(dǎo)致線粒體能量代謝功能異常,引發(fā)細(xì)胞癌變
支持觀點(diǎn)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(guān)鍵酶,僅破壞CcO的單個(gè)蛋白質(zhì)亞基,就可導(dǎo)致線粒體功能發(fā)生重大變化,進(jìn)而細(xì)胞表現(xiàn)出癌細(xì)胞的所有特征。即因?yàn)槠茐牧司€粒體中有氧呼吸的關(guān)鍵酶,導(dǎo)致線粒體能量代謝功能異常,引發(fā)細(xì)胞癌變
。
觀點(diǎn)一:細(xì)胞能量代謝異常是癌癥產(chǎn)生的原因。
觀點(diǎn)二:細(xì)胞能量代謝異常是細(xì)胞癌變后導(dǎo)致的結(jié)果。