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请阅读下面的科普短文,并回答问题: 1858年,8岁的乔治•亨廷顿(George...

请阅读下面的科普短文,并回答问题:

1858年,8岁的乔治亨廷顿(George Huntington)随同他的医生父亲出诊,偶遇两位极度消瘦的妇女,她们身体扭曲,手臂不时地摆动,表情痛苦。这次偶遇对他产生了巨大的影响,此后很多年,他一直致力于研究这种疾病。1872年亨廷顿发表论文,首次对这种病的发病地区、特点以及家族遗传性进行了系统而准确的描述。后来这种疾病被命名为亨廷顿舞蹈病(HD)。

HD是一种神经退行性遗传病,约三四十岁发病,患者肢体运动时痉挛且无法控制,即不自主舞蹈样动作,并伴有认知障碍。症状一旦开始就没有治愈的希望,发病10~15年死亡。1983年,HD基因被定位于4号染色体上,10年后被分离出来,其编码的蛋白质HTT也被发现。HD的病因是正常HTTwtHTT)突变为异常HTTmHTT),mHTT可使神经细胞内其他蛋白错误折叠,从而影响神经细胞的正常功能。

20191031日,复旦大学生命科学学院、信息科学与工程学院等多学科团队在《Nature》上发表最新研究成果。他们找到了4种小分子物质,称之为分子胶水分子胶水牢牢地将自噬标记物LC3mHTT黏在一起,进而将mHTT包裹进入自噬小体进一步降解,如下图所示。

HD病人细胞、HD果蝇模型等的研究中发现,分子胶水可显著降低mHTT含量,而对wtHTT含量几乎没有影响。mHTTwtHTT相比,唯一的差别是mHTT含有过长的谷氨酰胺重复序列(polyQ)。目前已知九种polyQ疾病,都是由特定的含有过长polyQ的突变蛋白导致,其中脊髓小脑性共济失调 III 型疾病是中国人群中发病率最高的polyQ 疾病,临床表现为运动的协调障碍、无法维持躯体姿势和平衡等症状。

1)用一句话概括本文的生物学话题______

2)自噬小体会和甲______(细胞器)融合,mHTT蛋白被其中的______(物质)降解,从而有效改善实验动物HD症状。

3分子胶水仅黏附mHTT而不与wtHTT结合的原因很可能是_______

4)请结合文中内容和你的理解,提出分子胶水的应用前景:_______

 

HD的发现、病因及分子胶水的治疗作用 溶酶体 水解酶(蛋白酶) “分子胶水”能与polyQ序列特异性结合 “分子胶水”可以应用于治疗其他ployQ疾病;自噬小体绑定“分子胶水”进行药物研发(合理给分) 【解析】 根据题干信息分析,第一段文字发现了舞蹈症以及症状;第二段说明HD是一种神经退行性遗传病,致病基因在4号染色体上,阐述了其发病年龄以及发病的机理等;最后两段结合图形阐述了舞蹈症的治疗方法。 (1)根据以上分析已知,本文阐述了舞蹈症的相关内容,用一句话表达为:HD的发现、病因及分子胶水的治疗作用。 (2)据图分析,图中甲细胞器为溶酶体,含有大量的水解酶,自噬小体会和甲溶酶体融合,mHTT蛋白被其中的水解酶降解,从而有效改善实验动物HD症状。 (3)“分子胶水”仅黏附mHTT而不与wtHTT结合,其原因很可能是“分子胶水”能与polyQ序列特异性结合。 (4)提出“分子胶水”的应用前景:“分子胶水”可以应用于治疗其他ployQ疾病;自噬小体绑定“分子胶水”进行药物研发。
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考点分析:
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黑藻是多年生沉水草本植物,广泛分布于池塘、湖泊等淡水中,是一种易获得的理想实验材料。

1)制作临时装片时,将黑藻叶片直接放在载玻片上,不需要撕、切等操作,这是因为黑藻叶片______

2)观察黑藻叶肉细胞的细胞质流动时,不需要染色即可观察的原因是______。若某个叶片中所有细胞都没有出现细胞质流动的现象,可在盖玻片的一侧滴加______蔗糖溶液并引流,若观察到叶肉细胞发生______,则说明细胞是活细胞。

3)用如图装置研究黑藻的光合作用,通过测定单位时间内______的变化量,代表黑藻的光合速率。若要研究光照强度对光合作用的影响,可变换图中可调光源的______

4)请再提出一个用右图装置研究影响光合作用因素的实验思路______

 

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下图是在显微镜下观察到的洋葱(体细胞中含16条染色体)根尖细胞有丝分裂图像。请回答问题:

1)制作洋葱根尖临时装片时,需要经过解离、漂洗、______和制片等步骤。

2)视野中绝大多数细胞处在______期,该时期细胞完成______,同时细胞有适度生长。

3)图中______ (填)细胞染色体的数目为32条,此时染色体数与DNA数的比例为______

4)有丝分裂末期,细胞中央会出现细胞板,逐渐扩展形成______,以实现细胞质的分裂。

5)该实验不能连续观察到细胞有丝分裂的动态过程,请说明理由______

 

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在缺氧条件下,人体既可通过神经系统调节呼吸频率来适应,又可通过增加红细胞的数量来适应。红细胞数量增加与细胞内缺氧诱导因子(HIF)介导的系列反应有关,机理如下图所示。2019年诺贝尔生理学或医学奖颁给了发现这一机制的三位科学家。请回答问题:

1)呼吸频率加快加深后,吸入更多的氧气。氧气进入人体细胞参与有氧呼吸的反应场所是______,该细胞器内膜折叠成嵴,有利于______。人体在缺氧条件下,细胞呼吸的产物有______

2)如图所示,常氧条件下,经过______的催化,HIF-1α蛋白发生羟基化,使得VHL蛋白能够与之识别并结合,从而导致HIF-1α蛋白降解。

3)由图可知,缺氧条件下,HIF-1α蛋白通过______进入细胞核内,与ARNT结合形成缺氧诱导因子(HIF)。HIF结合到特定的DNA序列上,促进EPO(促红细胞生成素)的合成,从而促进红细胞数量的增加,携带氧气能力增强。另外,HIF还可促进其他有关基因的表达,使细胞呼吸第一阶段某些酶的含量增加、细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量增加,请分析这些变化的适应意义:______

4)慢性肾功能衰竭患者常因EPO产生不足而出现严重贫血,研究人员正在探索一种PHD抑制剂对贫血患者的治疗作用。请结合图中信息,分析PHD抑制剂治疗贫血的作用机理______。此外,在肿瘤微环境中通常缺氧,上述机制______(填有利于不利于)癌细胞大量增殖。研究人员正努力开发新的药物,用以激活或阻断氧感应机制,改善人类的健康。

 

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利用温室种植果蔬,可以使其在冬、春季节上市获取较高经济效益。科研人员探究温室内不同CO2浓度对番茄光合速率和产量的影响,结果如下表。请回答问题:

组别

净光合速率(μmol/(m2s)

产量(kg/hm2

A0(对照组,大气CO2浓度)

24.50

70407.69

A1600 μmol/L CO2浓度)

29.87

82682.69

A2800 μmol/L CO2浓度)

36.24

90148.08

A31000 μmol/L CO2浓度)

37.28

97844.23

 

1)随着温室CO2浓度的升高,进入叶绿体的CO2增多,与C5结合生成的______增加。CO2浓度升高还能提高Rubisco(催化CO2固定的酶)的活性,直接提高_____反应的速率,从而提高了光合速率和产量。

2)科研人员进一步研究了温室内不同CO2浓度对番茄光合色素含量的影响,结果如图1

由图1可知,随着温室CO2浓度的升高,分布在叶绿体______上的光合色素含量增加,吸收______增多,促进光反应产生更多______,最终提高了光合速率和产量。

3)科研人员继续进行实验探索更合理的温室增施CO2方法,应用于实际生产。

实验组1:高浓度短时间增施,每日6:00~9:00增施浓度为800~1000 μmol/mol CO2;实验组2:低浓度长时间增施,每日6:00~16:00增施浓度为400~600 μmol/mol CO2;对照组:不增施CO2

检测各组不同器官中干物质的量,结果如图2。请根据结果选择更为合理的方法并阐述理由:______

 

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1为物质通过细胞膜的转运方式示意图。在不提供能量的实验条件下,科学家比较了生物膜和人工膜(仅由磷脂构成)对多种物质的通透性,结果如图2所示。请回答问题:

1)图1中结构甲是______。除载体蛋白外,转运方式③的另一条件是需要[] ______

2)据图2可知生物膜和人工膜对______(填图2中物质名称)的通透性相同,这些物质跨膜转运方式为______

3)图2中,通过______膜的转运速率存在明显差异,说明______

4)据图2分析,H2O通过生物膜的转运方式包括图1中的______(填序号)。

 

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