阅读下面科普短文,请回答问题。
2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给三位科学家,他们是威廉·凯林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞门扎,表彰他们在研究细胞感知和适应氧气变化机制中的贡献。
生物体感受氧气浓度的变化是生命最基本的功能,这依赖于特定的信号识别系统。科学界对氧感应和适应调控的研究开始于促红细胞生成素(缩写为EPO)。当氧气缺乏时,肾脏分泌EPO刺激骨髓生成新的红细胞。比如当我们在高海拔地区活动时,由于缺氧,人体的新陈代谢发生变化,开始生长出新的血管,制造新的红细胞。这几位科学家所做的正是找出这种身体反应的分子机制,如下图所示。
他们发现这个反应的“开关”是缺氧诱导因子(简称H蛋白)。H蛋白可作用于细胞核中的低氧调节基因,控制机体EPO的水平。EPO和H蛋白除了在哺乳动物细胞内可以结合并激活涉及代谢调节、血管新生和肿瘤等过程的众多其他基因。当细胞转变为高氧条件时,H蛋白的数量急剧下降,仅当缺氧时该蛋白才能激活低氧调节基因。那么,推动H蛋白降解的原因是什么?答案来自一个意想不到的方向。
VHL综合症是一种罕见的遗传性疾病。由于V蛋白的缺失,VHL病人临床表现为多发性肿瘤,涉及脑、骨髓和肾上腺等多个重要器官,肿瘤组织会增生异常的新血管。在H蛋白被纯化的第二年,科学家发现V蛋白可以通过氧依赖的蛋白水解作用负向调控细胞中的H蛋白含量。
H蛋白控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应。通过调控H蛋白,为治疗贫血、心血管疾病以及肿瘤等多种疾病开辟了新的临床治疗思路。
(1)肾脏分泌EPO刺激骨髓生成新的红细胞的过程发生了细胞分裂和___________。红细胞增多可提高运氧能力,这是因为___________。
(2)氧气以___________的方式进入细胞。当氧气浓度正常时,可引起H蛋白的降解。H蛋白的含量动态变化,有利于细胞中物质的循环利用。
(3)据上文可知,医生观察到VHL病人在脑、骨髓和肾上腺等多个重要器官均产生肿瘤,从而初步确定“多发性肿瘤”为该病的临床表现,该过程使用的科学思维方法是___________(填“不完全”、“完全”)归纳法。
(4)氧气感应机制使细胞能够调节新陈代谢以适应低氧水平,下列相关分析,正确的是___________。
a.H蛋白和A蛋白共同作用,激活低氧调节基因
b.氧含量恢复正常时,进入细胞核的H蛋白减少
c.V蛋白功能丧失,细胞无法激活低氧调节基因
d.因V蛋白的缺失,VHL病人的H蛋白含量低
e.H蛋白的氧依赖性降解是分子水平的精细调控
不结球白菜原产于我国,古名为“菘”,公元三世纪就有“陆逊催人种豆、菘”的记载。近年来,日本和欧美一些国家广泛引种栽培。为研究不结球白菜的染色体形态和数目,研究人员取其根尖制作临时装片,观察有丝分裂。请回答问题:
(1)制作临时装片时,剪取根尖2mm是为了获取___________区的细胞,经___________漂洗、染色和制片四步完成。
(2)观察染色体的形态和数目时,应观察处于有丝分裂中期的细胞,此时染色体的___________排列在细胞中央赤道板位置。
(3)为提高处于分裂期细胞的比例,可用秋水仙索对根尖做预处理,结果如下表。
处理时间 | 1.0h | 1.5h | 2.0h | 2.5h | 3.0h | 3.5h |
中期细胞比例 | — | 3.26% | 36.46% | 57.32% | 28.80% | — |
①表中数据显示,秋水仙素处理___________h效果最好。
②在细胞有丝分裂过程中,处于中期的细胞中“染色体、DNA和染色单体”三者数量之比是____________。
③上图是两个处于有经分裂中期的细胞图像,二者的差异很大,这是因为观察细胞的___________不同。
光合作用过程是许多科学家通过系列研究逐步揭示的。请回答问题:
(1)叶绿体是植物的光合作用场所,人们在电镜下观察叶绿体,可以发现叶绿体由双层膜包被,内部有许多圆饼状的囊状结构堆叠而成的___________吸收光能的___________就分布在类囊体的薄膜上。
(2)氧气能与肌红蛋白可逆结合,并且非常灵敏,可用于定量测定微量氧。科学家打碎植物细胞,在叶片匀浆一肌红蛋白系统(含离体叶绿体)中加入Fe3+或其他氧化剂,然后照光,观察到了氧合肌红蛋白的光谱变化,说明光照下产生了___________。上述系统中有H2O,但没有CO2,推测水的光解与CO2消耗的过程可能相对独立。
(3)科学家进一步用离体叶绿体进行实验,实验组用CO2固定抑制剂处理,对照组不做处理,测定得到下图所示结果。
①据实验结果可知,实验组虽然___________量几乎被完全抑制,但氧气产生量___________,由此可判断___________。
②ATP合成量虽然没有被完全抑制,但也显著降低,表明ATP合成过程并不与___________过程同时进行。后续研究表明,这两个过程均发生在___________阶段,两者存在一定关联。
研究人员利用不同药物干扰线粒体膜上蛋白的功能,得到下图曲线。请回答问题:
(1)线粒体是细胞进行___________的主要场所。线粒体具有___________层膜结构。有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上,[H](NADH)与氧结合形成水并释放大量能量,有一部分储存在___________中。
(2)据图可推测,药物O和R均会导致ATP合成量___________。加人药物F,虽然耗氧率上升,但此时ATP不能合成。其原因可能是药物F会导致线粒体内膜发生氢离子的渗漏,使膜两侧的浓度差___________。
(3)对乙酰氨基酚(缩写为APAP)是一类感冒药。高浓度的APAP处理肝细胞后,测定___________发现结果与药物O和R的处理结果相似,初步证实过量使用APAP会损伤肝细胞线粒体。
为探究影响淀粉酶活性的因素,某同学设计了如下实验。请回答问题:
实验 过程 | ①制备大小相同的6个小滤纸片A—F,分别用不同液体浸润,具体操作如下: | ||||||
滤纸片编号 液体 | A | B | C | D | E | F | |
淀粉酶液 | — | — | — | 1滴 | 1滴 | 1滴 | |
稀HCI | — | 2滴 | — | — | 1滴 | — | |
稀NaOH | — | — | 2滴 | — | — | 1滴 | |
蒸馏水 | 2滴 | — | — | 1滴 | — | — | |
②将处理后的滤纸片贴在含淀粉的培养基表面(见图)。然后,置于37℃恒温箱保温30分钟。 ③去除6个滤纸片,在培养基中加入碘液,1分钟后冲去多余碘液。 ④观察接触过滤纸片区域的颜色。 | |||||||
实验 结果 | 接触过滤纸片 区域的颜色 | A | B | C | D | E | F |
深蓝 | 深蓝 | 深蓝 | 浅蓝 | 浅蓝 | 不变蓝 |
(1)本实验目的是为了研究_____________对淀粉酶活性的影响。因此,各组试剂用量、滤纸片大小和反应时间要尽量保持一致,以控制_____________变量对实验结果的影响。
(2)实验中编号为_____________的滤纸片起到对照的作用。步骤②中,将贴有滤纸片的培养基置于37℃恒温箱保温的目的是_____________。
(3)上述实验表明,该种淀粉酶在_____________环境中活性较高。
(4)向E组滤纸片补加稀NaOH,再完成步骤②~④。若实验结果是不变蓝,则说明未补加稀NaOH前,E组中淀粉酶活性_____________。
下图1为细胞合成与分泌淀粉酶的过程示意图,图2为细胞膜结构示意图,图中序号表示细胞结构或物质。请回答问题:
(1)控制淀粉酶合成的遗传物质存在于[4] ________中。
(2)图1中,淀粉酶先在核糖体合成,再经[2] ________运输到[1]________进行加工,最后由小泡运到细胞膜外,这种物质过膜方式称为________。整个过程消耗线粒体提供的能量。
(3)图2中,细胞膜的基本支架为________,帮助某些离子进入细胞的是____填图中序号)。