阅读下面科普短文,请回答问题。
纵观整个生物界,捕食者与被捕者之间总是进行着激烈的“军备竞赛”。作为被捕食者的一方,往往拥有自己特别的防御措施,例如胡蜂拥有毒针,采用直接注射的方式将毒素注入捕食者的血液中。同样,许多蛙类能够分泌毒性肽,它们与捕食者细胞上的相应受体结合进而引发捕食者呕吐、低血压、痛觉敏感等不良反应。
那么问题来了,蛙类缺少“毒针”这种直接注射的结构,所以将小分子毒性肽快速渗入上皮细胞就成为了最有效的“下毒”方式。然而令人惊讶的是,蛙类分泌的毒性肽的分子量达0.5-2 kDa,都属于大分子分泌物,无论是从大小还是理化性质上看,均不易被上皮细胞吸收。那它们是如何进入捕食者血液中的呢?答案就是抗菌肽。
抗菌肽是蛙类的皮肤分泌物,能杀死体表细菌,被认为是蛙类物种自然免疫的组成部分。其实,它还有另一个重要“身份”——毒性肽进入捕食者血液的“推手”。那么抗菌肽是如何促进毒性肽进入捕食者血液的呢?体外实验利用100uM毒性肽培养上皮细胞未发现细胞裂解;而当抗菌肽与毒性肽一起培养上皮细胞时,发现细胞中乳酸脱氢酶在5分钟内大量溢出;当单独使用抗菌肽时,也产生了相似的乳酸脱氢酶溢出水平。以上实验表明,抗菌肽可以破坏细胞,使细胞层细胞彼此断裂游离,造成上皮细胞层穿孔,实验结果如下图。由此一来,毒性肽就能更快的进入捕食者血液。而体内实验也有相同的发现:有抗菌肽辅助时,10分钟毒性肽的吸收量就已经达到了引起捕食者不良反应的剂量。
(1)本文讨论的生物学话题是_______。
(2)毒性肽是由蛙细胞的_______(细胞器)合成,通过_______方式分泌出来。
(3)蛙类的毒性肽是如何快速进入捕食者血液,从而为蛙类赢得逃脱的可能?_______。
(4)抗菌肽是天然的杀菌物质,已广泛应用于药品的研发。本文的研究启示我们,在研究抗菌肽的医药价值时,还应充分考虑哪些问题?_______。
二甲双胍(Met)是临床上用于治疗II 型糖尿病的首选药物。最近研究表明, Met可能有潜在治疗肿瘤的作用,为此科研人员进行了相关研究。
(1)体外培养肺腺癌H细胞,利用结构类似于胸腺嘧啶(T)的化学发光试剂Edu标记细胞,因其能在细胞分裂间期的_______过程掺入到DNA双螺旋结构中, 可通过检测带Edu荧光的细胞数量,反映出H细胞增殖的情况,结果如图1所示。
实验结果表明,Met能_______H细胞的增殖。
(2)细胞凋亡是由_______决定的细胞自动结束生命的过程。通过Annexin V/PI法检测细胞凋亡情况,结果如图2所示。(注:不同象限表示不同类型细胞及所占比例)
与对照组相比,Met处理H细胞24 小时,几乎没有_______细胞和晚期凋亡细胞,早期凋亡细胞也无明显增加,由此说明Met对H细胞的凋亡_______。
(3)科研人员进行划痕实验,检测H细胞的迁移能力,结果如图3所示。
与对照组相比, 使用Met处理 H细胞24小时后, 划痕愈合面积_______。说明Met能够_______H细胞迁移。
(4)综上所述,Met具有_______的作用,此项研究为肺腺癌的预防和治疗提供理论依据。
脑缺血会造成神经细胞不可逆损伤(脑损伤),可导致患者死亡或是永久性残疾。干细胞疗法将成为脑缺血治疗的潜在策略。
(1)M(骨髓基质细胞)是一种干细胞,可通过_______,增加神经细胞的数量和种类,在脑缺血的治疗中发挥作用。
(2)为探究M对脑缺血损伤恢复的其他机制,科研人员进行如下实验:
①将正常的神经细胞进行氧糖剥夺(OGD)处理,即放入低氧箱或者更换无糖的培养基,模拟在_______情况下的细胞损伤。提取M细胞的线粒体,用红色荧光物质进行标记,继而将带标记的线粒体与OGD神经细胞放入M培养基中共培养24小时。显微镜下观察到OGD神经细胞中出现_____,则说明M的线粒体转移到了OGD神经细胞中。
②为进一步探究M的线粒体转移对OGD神经细胞的影响,进行如下分组实验:
分组 | 第1组 | 第2组 | 第3组 | 第4组 |
处理 方法 | 用含有线粒体的 M培养基与 OGD 神经细胞进行共培养 | 用不含线粒体的 M培养基与 OGD 神经细胞 进行共培养 | 正常培养基与 OGD 神经细胞 进行共培养 | 正常培养基与_____的神经细胞进行共培养 |
Ⅰ.第4组为正常对照组,请将实验补充完整:_______。
Ⅱ.实验检测各组神经细胞内的ATP水平,以第4组ATP水平作为1,比较其余各组相对第4组的比值,结果如图1。
由结果可知,第1组神经细胞内ATP水平_______正常水平,第2组ATP水平与第3组接近,由此排除_______对实验结果的影响。
(3)请根据(2)实验结果,阐述M对脑缺血损伤恢复的可能机制_______。
地球上的绿色植物每年通过光合作用制造的有机物高达2200亿吨,相当于全球每年能量消耗的10倍,可见对光合作用的研究具有重要的意义。
(1)光合作用是将_______转变为有机化合物并释放出氧气的过程,也是将自然界中光能最终转化为(有机化合物中稳定的)_______的途径。
(2)绿色植物叶肉细胞的光合色素分布在叶绿体的_______膜上,可吸收、传递、转化光能,并将转化的能量储存在_______中,用于暗反应中C3的还原。
(3)细胞内的叶绿体是一种动态的细胞器,随光照强度的变化,其分布和位置也会发生改变,该过程称为叶绿体定位。由图1结果可知,弱光条件下,叶绿体会汇集到细胞顶面,使其能_______;强光条件下,叶绿体移动到细胞两侧,以避免强光的伤害。
(4)研究发现,叶绿体定位至少需要两个条件,即叶绿体的移动和新位置上的锚定。化学处理破坏细胞内的微丝蛋白(细胞骨架成分)后,叶绿体定位异常,推测叶绿体是沿着_______进行移动;去除叶绿体的CHUP1蛋白后,叶绿体定位异常(图2),推测叶绿体是通过CHUP1蛋白锚定在微丝蛋白上,则CHUP1蛋白位于叶绿体_______。
科研人员为探究中药菟丝子对自然衰老小鼠学习记忆能力的影响,准备若干只青龄小鼠(3~4月龄)和老龄小鼠(12~14月龄)进行实验,结果如下表所示。
组别 | 学习达标数 | 过氧化氢酶活性 |
正常对照组 | 14.22 | 2.98 |
衰老模型组 | 18.12 | 1.59 |
低剂量给药组 | 14.19 | 2.67 |
中剂量给药组 | 13.09 | 2.89 |
高剂量给药组 | 11.06 | 2.96 |
(1)正常对照组采用青龄小鼠开展实验,其他各组采用老龄小鼠开展实验,并每天分别灌胃_______和不同剂量的菟丝子,持续7周。
(2)实验小鼠最后一次灌胃60分钟后,开始通过Y迷宫实验训练小鼠的学习记忆能力。达标时所需要的训练次数作为学习成绩(学习达标数),学习达标数越高,小鼠的学习记忆能力越_______。表实验结果表明,菟丝子能够_______小鼠的学习记忆能力,该效果与菟丝子剂量呈正相关。
(3)科研人员进一步探究了菟丝子发挥作用的机理,研究发现菟丝子提高了脑组织中过氧化氢酶的活性(表)。过氧化氢酶是存在于细胞膜上的一类具有_______作用的有机物,该酶将_______分解,减弱磷脂被氧化的程度,最终保护_______结构的稳定,以维持脑细胞活性,从而提升小鼠的学习记忆能力。
TPC家族蛋白是溶酶体膜上重要的Na+通道,其在调解溶酶体pH的过程中发挥重要作用。
(1)下图为TPC受细胞营养状态调控示意图,箭头粗细代表离子运输量的多少。
①细胞在营养充足的条件下,H+以_______的方式向溶酶体内部转运,形成溶酶体内部的酸性环境。
②当细胞营养物质缺乏时, 导致ATP减少,进而解除mTOR对TPC的_______作用;同时,H+向溶酶体内部转运过程_______,导致溶酶体内部pH升高。升高的pH进一步______TPC通道,使Na+向溶酶体外运输速率______,造成溶酶体内部的阴性环境,促使H+向溶酶体内部转运,最终恢复溶酶体内部pH的稳定。
(2)动物在野外环境中经常面临食物匮乏的情况,通过上述机理保证溶酶体内_____的活性,从而_______自身衰老的细胞器,为动物提供营养物质。