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自然界的生物总是处于急性应激刺激(如捕食)或长期的环境压力(如高温、饥饿或过氧化...

自然界的生物总是处于急性应激刺激(如捕食)或长期的环境压力(如高温、饥饿或过氧化环境)之下,科研人员以线虫为实验材料,探究机体在受到急性应激刺激后应对长期环境压力的影响机制,进行了系列实验。

1)研究人员通过每5分钟轻敲培养线虫的培养皿模拟急性刺激(共150分钟),随后让其处于长期慢性的环境压力下。

①机械刺激线虫时,其感受器产生___________,传导至RIM神经细胞,促使___________与突触前膜融合,释放酪胺。酪胺是平衡急性应激和长期环境压力的关系的___________分子。

②观察野生型线虫与酪胺受体基因突变体受到急性应激后的生存率,如图1

据图可知,野生型线虫的生存率___________(高/低)于酪胺受体基因突变体。由此推测,在急性应激刺激下,酪胺可___________(促进/抑制)线虫对后续长期环境压力的反应,影响线虫对环境的抗逆性。

2 )研究人员进一步研究酪胺对受长期环境压力(饥饿)下的反应机制,如图2所示,急性刺激诱导RIM分泌酪胺,在其作用下,启动胰岛素信号传导通路,促使胰岛素样蛋白与小肠细胞膜上的__________结合,使胰岛素转录因子(DAF-16SKN-1HSF-1等)被磷酸化,阻断其进入___________,最终促使组织细胞摄取利用___________,满足线虫对逃跑等急性刺激反应的能量需求,而无法提供更多能量应对长期环境压 力的影响。

注:胰岛素样蛋白的作用相似于胰岛素。

3)请你根据该项研究结果,提出可以帮助人类应对压力的治疗措施___________

 

兴奋(神经冲动) 突触小泡 信息 低 抑制 胰岛素受体 细胞核 葡萄糖 减少体内酪胺的含量(①酪胺合成抑制剂;②酪胺受体(tya-3)表达抑制剂) 【解析】 兴奋在两个神经元之间传递是通过突触进行的,突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成,神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,进入突触间隙,作用于突触后膜上的特异性受体,引起下一个神经元兴奋或抑制。 胰岛素是由胰岛B细胞合成分泌的唯一降血糖激素,其能促进组织细胞摄取、利用并储存葡萄糖。 (1)①机械刺激线虫时,其感受器产生兴奋,传导至RIM神经细胞,促使突触小泡与突触前膜融合,释放酪胺。酪胺属于信息分子。 ②据图1可知,野生型线虫的生存率低于酪胺受体基因突变体。由此推测,在急性应激刺激下,酪胺可抑制线虫对后续长期环境压力的反应。 (2 )据图2分析可知,急性刺激诱导RIM分泌酪胺,在其作用下,启动胰岛素信号传导通路,促使胰岛素样蛋白与小肠细胞膜上的胰岛素受体结合,使胰岛素转录因子(DAF-16、SKN-1和HSF-1等)被磷酸化,阻断其进入细胞核,最终促使组织细胞摄取利用葡萄糖,满足线虫对逃跑等急性刺激反应的能量需求,而无法提供更多能量应对长期环境压力的影响。 (3)据上分析可知,酪胺会使机体无法提供更多能量应对压力,故为了帮助人类应对压力,可以减少体内酪胺的含量(如①酪胺合成抑制剂;②酪胺受体(tya-3)表达抑制剂)
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骨髓增生异常综合征(MDS)是一组造血干细胞的异质性增殖性疾病,红细胞生成缺陷及发育不良是MDS的典型特征。TET2基因可以参与斑马鱼胚胎造血基因表达调控,在红细胞发育过程中发挥重要作用。斑马鱼和人类基因有着87%的高度同源性,其实验结果大多数情况下适用于人体,因此以斑马鱼为实验对象进行了相关研究。

1)在造血干细胞中,以__________________模板,合成mRNA  并指导TET2 蛋白合成。进行此过程时,一个mRNA分子上可以相继结合多个____________,同时进行多条肽链的合成,其意义是_______________

2)研究发现,TET2基因在调控造血基因表达过程中存在下列现象:

造血基因------Gata-1 基因在DNA 甲基化转移酶(DNMTs)的作用下,将胞嘧啶转化为5-甲基胞嘧啶(5-mC),如图2 A所示。DNA甲基化使得___________不能识别相应的碱基序列,影响转录过程,进而造成Gata-1 基因沉默。

②科研人员使用亚硫酸氢钠处理Gata-1 基因,进行________扩增,如图2-B,对扩增后的产物进行分析,就可以区分甲基化与未甲基化的胞嘧啶,区分依据是对比图2AB发现___________________

3)为研究TET2 基因调控斑马鱼红细胞的生成,利用MO(阻断TET2 基因表达)技术敲除TET2 基因后,检测Gata-1 基因的甲基化水平。经研究发现TET2 蛋白使5-甲基胞嘧啶(5-mC)含量明显下降,能够恢复Gata-1基因__________,结合图3 可推测出TET2基因的作用是________________________

 

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杂交水稻虽然性状优良,但在有性繁殖过程中,具有高产等优良特性会出现分离。由此,杂交作物的后代(杂种植物)无法保持同样的优良性状。在研究过程中,科研人员发现了一个关键的B基因,为探究其作用,进行了如下研究。

1)绿色荧光蛋白基因(GFP)在紫外光或蓝光激发下,会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。将绿色荧光蛋白基因(GFP)与野生型水稻的B基因利用____________酶形成融合基因,转入到普通水稻获得转基因水稻(B-GFP),该变异属于___________

2)将野生型水稻与转基因水稻进行杂交或自交,授粉25小时后,利用免疫荧光技术检测胚中B基因的表达情况,请完成下表和问题。

杂交组合

BGFP×♂野生型

♀野生型×♂BGFP

BGFP×♂BGFP

预期结果

具荧光:无荧光=11

_____________

实际结果

无荧光

全部具荧光

1/2具荧光

 

 

根据结果可知只有来自________________________(父本/母本)的B基因表达,而出现了上述实验现象,并没有表现出________________________定律的特征。

3)研究人员进一步检测授粉65小时后的受精卵,发现来自于母本的B基因也开始表达。由此推测,可能是来自于父本B基因的表达__________________(促进/抑制)后期来自于母本中的该基因的表达,从而启动胚的发育。

4)研究人员设想:可以使野生型水稻(杂种植物)在未受精的情况下,诱发卵细胞中B基因表达,发育为胚。研究人员进行了如下图操作,请你根据技术操作及相关知识回答问题:

①卵原细胞经M技术处理后进行____________________分裂形成卵细胞。

②精细胞参与了形成_____________________的过程,卵细胞在未受精情况下发育为新个体,该育种方式的优势是_________________________

 

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结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤,在年轻人中的发生率呈上升趋势。白藜芦醇对结肠癌有一定的治疗作用,为探究其机制,做了相关研究。

1 )细胞发生癌变的根本原因的____________的突变,因其具有____________的特点,是癌症较难治愈的部分原因。

2)为研究白藜芦醇对结肠癌H116细胞的作用机理,将H116细胞分别用不同浓度白藜芦醇处理,置于____________恒温培养箱中培养244872小时后检测细胞增殖情况,如图所示:

结果表明____________________________________

3)为探究白藜芦醇的作用机理,用流式细胞仪分析不同浓度白藜芦醇处理的H116细胞的细胞周期,结果如下表:

日期白藜芦醇浓度(μM

0

20

80

100

G1

4981

7804

8274

8434

S

3899

1861

848

848

G2

1120

335

878

878

 

结果表明,与对照组相比,白藜芦醇的作用是使细胞停留在__________期,其机理是____________

4)进一步研究发现,Akt对于细胞增殖具有重要作用,用不同浓度的白藜芦醇处理H116细胞,检测细胞中Akt和磷酸化的Akt表达量,如图2所示,推测白藜芦醇的作用是_______________________

注:细胞中GAPDH表达量丰富且稳定,在实验中可作为标准参照。

5 )综合(2 )、( 3 )、( 4 )实验结果推测,白藜芦醇治疗结肠癌的机理是___________________

 

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镉(Cd)是一种土壤中污染范围广的重金属。H2S是目前公认的一种气体信号分子,可以调节植物的生长发育。研究人员为探究外源H2SCd胁迫下大白菜幼苗生长的影响,进行了相关实验。幼苗生长状况如图(CK为对照组),请回答相关问题:

H2SCd胁迫下大白菜幼苗生长状况的影响

1)据图可知,单独H2S处理对幼苗____________Cd胁迫会显著____________大白菜幼苗生长,H2SCd胁迫下大白菜幼苗生长有____________作用。

2)为确定Cd胁迫对大白菜光合作用的影响,科研人员用浓度为12551015 mmol·L-1CdCl2溶液分别处理长势相同的大白菜幼苗。在12h24h后,用____________(试剂)提取叶绿素进行含量的测定,并检测胞间CO2浓度,实验结果如下。

 

时间

浓度(mmol·L-1

0

1

25

5

10

15

叶绿素含量 mg/g

12

11

13

10

3

29

301

24

99

12

7

285

27

26

胞间C02浓度μmol/mol

12

210

220

260

250

280

270

24

215

225

240

250

255

260

 

据表可知,Cd通过________________________影响光合作用。

3)为进一步研究H2SCd胁迫大白菜光合作用的影响的机理,检测了不同处理下的气孔导度、Rubp羧化酶活性和叶绿素含量,实验结果如下:

结合表、图解释,H2SCd胁迫下大白菜光合作用的影响机理________________________

 

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下列关于生物实验的叙述,不正确的是(   

A.脂肪的鉴定实验中50%酒精的作用是杀死细胞,便于苏丹Ⅲ染色

B.在苹果的组织样液中加入斐林试剂,水浴加热后液体由蓝色变成砖红色

C.分离叶绿体中的色素时,不同色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同

D.猪的红细胞没有细胞核,故猪血不宜做DNA粗提取和鉴定的实验材料

 

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