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免疫系统会影响代谢系统,而代谢系统也会反作用于免疫系统。科学家发现肿瘤微环境中代...

免疫系统会影响代谢系统,而代谢系统也会反作用于免疫系统。科学家发现肿瘤微环境中代谢环境的变化,会压制免疫系统,促进肿瘤的生长。对此科学家了探索葡萄糖代谢对免疫因子—干扰素反应的影响做了一系列实验。

1)干扰素的化学本质是____________。某些信号分子与细胞表面或内部的___________结合后,便能激活细胞产生干扰素,启动免疫反应。_______作为细胞能量的最主要来源,其代谢过程中产生的各种代谢产物,也会参与到干扰素的免疫反应中。

2)科学家做了一个实验,给一组小鼠禁食,降低其血糖水平;给另一组小鼠喂高糖食物,升高其血糖。然后分别给两组小鼠感染病毒,实验结果如图 1,可知,__________________________

3)为进一步研究代谢对免疫的影响,设计实验组为敲除免疫细胞的葡萄糖代谢过程的关键酶 HK,结果如图 2,处理 1 应是____________,干扰素的含量上升,说明____________________

4)葡萄糖的分解分两种,一种是_____呼吸;另一种是_____呼吸。到底是哪种代谢途径抑制干扰素产生呢?写出实验思路并给出预期结果_____

5)以上实验研究结果给你的生活启示是:_______________________________________

 

蛋白质 受体 糖类(葡萄糖) 血糖水平升高可能会抑制干扰素基因的表达过程,进而使得免疫系统功能下降 未敲除HK的免疫细胞 糖代谢过程能够抑制干扰素基因的表达 无氧 有氧 实验思路:将实验用的免疫细胞随机均分为两组,在给与病毒侵染的情况下,一组提供正常的氧气供应,另一组提供无氧环境,然后将两组细胞置于相同且适宜的环境下培养,一段时间后测定细胞中干扰素的mRNA的含量。 实验结果与结论:若氧气供应组免疫细胞中的干扰素的mRNA的含量高于无氧组处理的免疫细胞,则说明葡萄糖的无氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达;若无氧组处理的免疫细胞中干扰素的mRNA的含量高于氧气供应组免疫细胞,则说明葡萄糖的有氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达。 要注意低糖饮食,同时对做有氧运动,以提高机体内干扰素的表达水平,增强免疫系统的功能。 【解析】 题意给一组小鼠禁食,降低其血糖水平;然后给另一组小鼠喂高糖食物,提高其血糖。然后分别给两组小鼠感染病毒,发现低血糖组的小鼠,干扰素水平更高,病毒数量更少;而高血糖组的小鼠,干扰素水平更低,病毒数量更多。 (1)某些信号分子与细胞表面或内部的受体结合后,便能激活细胞产生干扰素,启动免疫反应,干扰素的化学本质是蛋白质。糖类是细胞的主要能源物质,作为细胞能量的最主要来源,其代谢过程中产生的各种代谢产物,也会参与到干扰素的免疫反应中。 (2)图1的实验结果显示,在给两组小鼠感染病毒的情况下,低血糖组小鼠体内干扰素mRNA含量高于高血糖组小鼠,并且低血糖组小鼠体内病毒的含量低于高血糖组含量,故可推测血糖水平升高可能会抑制干扰素基因的表达过程,进而使得免疫系统功能下降。 (3)为进一步研究代谢对免疫的影响,实验的自变量应该为有无糖代谢过程,故设计实验组为敲除免疫细胞的葡萄糖代谢过程的关键酶 HK,对照组处理 1 应为未敲除HK的免疫细胞,实验结果表明敲除HK的免疫细胞在病毒侵染时,干扰素的mRNA水平上升,说明糖代谢过程能够抑制干扰素基因的表达。 (4)葡萄糖的分解分两种,一种是无氧呼吸,另一种是有氧呼吸;基于上述的实验结果,要探究到底是葡萄糖的无氧呼吸还是有氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达,根据实验目的可知,自变量应为是否给与氧气供应,因变量为干扰素的mRNA的含量。为此实验设计如下:将实验用的免疫细胞随机均分为两组,在给与病毒侵染的情况下,一组提供正常的氧气供应,另一组提供无氧环境,然后将两组细胞置于相同且适宜的环境下培养,一段时间后测定细胞中干扰素的mRNA的含量,若氧气供应组免疫细胞中的干扰素的mRNA的含量高于无氧组处理的免疫细胞,则说明葡萄糖的无氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达;若无氧组处理的免疫细胞中干扰素的mRNA的含量高于氧气供应组免疫细胞,则说明葡萄糖的有氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达。 (5)研究结果表明高糖饮食会导致血糖水平较高,而血糖水平上升会抑制免疫细胞中干扰素基因的表达,进而表现为免疫系统功能低下,故此要注意低糖饮食,同时对做有氧运动,以提高机体内干扰素的表达水平,增强免疫系统的功能。
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考点分析:
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羧甲基纤维素钠(CMC)是常用的食品添加剂,不能被人体消化吸收,因此通常被认为是安全的食品添加剂。研究者用含1.0%CMC无菌水作为饮用水,连续饲喂实验小鼠12周,测定小鼠体重,结果如图1、图2所示。

(1)图1所示实验中的对照处理是___________。图1结果显示,食用CMC能够___________。综合图1、图2结果,通过比较___________,说明CMC的这种作用依赖于小鼠消化道内的各种微生物。

(2)有人提出:小鼠摄入的CMC改变了其肠道内各种微生物的比例。为检验上述推测,研究者设计了如下实验:

①搜集___________(填图中分组编号)小鼠粪便制成悬浮液涂布于上___________(填下列选项前的序号)。

a.以CMC为碳源的液体培养基  b.全营养液体培养基c.以CMC为碳源的固体培养基  d.全营养固体培养基

②接种后置于___________(填“无氧”或“有氧”)条件下培养,通过观察___________以初步鉴定小鼠消化道中的微生物类群。

③统计比较___________,以确定推测是否成立。

(3)为进一步研究“小鼠体重变化是否由CMC引起的小鼠消化道内各种微生物比例改变所致”,研究者设计了粪便移植实验,并检测了被移植小鼠体重的变化。请将下列选项填入下表中(选填选项前的符号),完成实验方案。

组别

被移植小鼠

提供粪便小鼠

饮用水

实验组

 

 

 

对照组

无菌小鼠

 

同上

 

a.普通小鼠

b.无菌小鼠

c.饲喂含CMC无菌水12周的普通小鼠

d.饲喂无菌水12周的普通小鼠

e.含1.0%CMC的无菌水

f.无菌水(不含CMC)

 

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拟南芥AtNX1基因编码一个位于液泡膜上的Na+转运蛋白,可将Na+逆浓度梯度转运至液泡内,以降低Na+毒害和提高植物的耐盐性。研究人员利用根瘤农杆菌侵染法将AtNXl基因转化到烟草等植物中,能显著提高其耐盐特性。

(1)AtNX1基因提高耐盐机理为:Na+转运至液泡内使__________升高,利于吸水。

(2)AtNX1基因可从构建拟南芥cDNA文库中获取。

①构建cDNA文库需要的工具酶有__________

a.限制酶      b.DNA连接酶    c.RNA聚合酶       d.逆转录酶

②利用PCR技术从cDNA文库中获取AtNX1基因(基因序列未知),需根据AtNX1蛋白氨基酸序列设计引物,引物序列可以有多种原因是____________________。在PCR体系中需加入其中__________引物(填“全部”或“任意1种”或“其中2种”)。

(3)如图为培育转基因苗的基本操作过程。

①步骤Ⅲ目是________________________________________

②步骤Ⅳ目是获得耐盐的____________,其培养基中除营养物质和植物激素外还应有__________

③步骤Ⅳ和Ⅴ过程要注意控制培养基中__________的浓度比例,以便获得幼苗。

 

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千岛湖是1960年为建设水电站而筑坝蓄水形成的大型人工湖,人工湖构建以来气候变化相对稳定,1998、1999年发生大面积藻类水华。为探究这次水华爆发的原因,研究者分析并调查了影响藻类数量变动的主要环境因素,结果如下图。

(1)图1所示箭头所指方向____(能、不能)表示能量流动的方向,鲢鱼、鳙鱼与浮游动物的关系是______

(2)藻类水华的发生通常被认为是N、P污染导致水体富营养化的结果。水体富营养化后,水中含氧量降低,原因一是藻类大量增生,由于藻类的____,导致夜间水体中含氧量明显下降;另一原因是,藻类大量死亡,导致____(填“需氧型”、“厌氧型”)微生物的大量繁殖,使水体含氧量进一步减少。水中含氧量降低和藻类分泌的毒素都会引起水生动物死亡,加剧水体的污染,形成_____(正反馈、负反馈),最终导致生态系统崩溃。

(3)分析图2发现,“水体富营养化”学说不能很好解释1998、1999年千岛湖水华发生的原因,依据是_______

表1不同年份鲢鱼、鳙鱼数量相对值

年份

鲢鱼、鳙鱼

银鱼

1993-1997

6.66

5.43

1998-1999

2.16

7.72

 

 

 

(4)由表1、图1、2综合分析,湖中鲢、鳙主要捕食_____,由于渔业的过度捕捞以及银鱼数量的增加可能会导致_____,使藻类数量增加,最终导致了水华的发生。

(5)由于千岛湖是人工湖泊,发育时间较短,因此生态系统的_____简单,稳定性较差。千岛湖水华现象警示我们,要降低人工湖泊水华发生的频率,可以采用_____措施。

 

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哺乳动物血液中 CO2 含量变化能够作用于神经系统,调节呼吸运动的频率和强度,为了研究该反射过程中感受器的存在部位,科研人员进行了一系列实验研究。

1)哺乳动物因剧烈运动产生的__________等酸性物质能与血浆中 HCO3- 反应,使血液中CO2 含量升高。CO2 浓度变化可以使一些特定的感受器兴奋,兴奋以_____________的形式沿传入神经传导至呼吸中枢,使呼吸运动加深加快。这种维持内环境 pH 稳态的过程是在______________调节的作用下,通过各系统的协调活动实现的。

220 世纪初,科学界认为 CO2感受器可能位于脑部,也可能位于躯体的动脉管壁上。为探究这一问题,科研工作者将连接头部与躯干的血管断开,只保留由动脉传向脑的传入神经,同时将 A 狗的颈动脉和颈静脉分别与 B 狗相应血管相连,A 狗躯干的呼吸运动靠人工呼吸机维持。

实验过程中,始终保持 B 狗处于呼吸平稳状态,目的是保证 A 狗脑部_______________

科研人员将呼吸机暂停一小段时间,A 狗血液中的 CO2 含量____________,发现 A 狗鼻部呼吸运动加深加快,该实验结果说明_______________。该结果_________(能、不能)说明脑部不存在 CO2 感受器。

3)基于上述研究,请你为 CO(煤气)中毒的紧急治疗提供一种思路___________

 

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水稻的弯曲穗和直立穗是一对相对性状,野生型水稻为弯曲穗。与直立穗相关的基因有多个,目前在生产上广泛应用的直立穗品系是水稻9号染色体上DEP1基因的突变体——突变体1

1)用化学诱变剂EMS处理野生型水稻,并采用多代_________________(填“杂交”、“测交”或“自交”),获得一个新型直立穗稳定遗传品系—突变体2。为研究突变体2的遗传特性,将其与纯种野生型水稻进行杂交,得到F1后进行自交,结果见表1。由此结果分析,其遗传符合________________规律。半直立穗性状出现说明直立穗基因对弯曲穗基因_________________________

1突变体2直立穗特性的遗传分析

 

 

组合

 

 

F1表现型

F2表现型及个体数

弯曲穗

半直立穗

直立穗

野生型×突变体2

半直立穗

185

365

170

 

2)检测发现,突变体2直立穗基因(DEP2)位于7号染色体上。该基因突变使突变体2中相应蛋白质的第928位的精氨酸(AGG)置换成了甘氨酸(GGG)。利用_______________技术分析,发现该基因发生1个碱基对的改变。由此推测DEP2基因内部的变化可能是_______________________

3)已知突变体1直立穗的遗传特性与突变体2相同。将突变体1纯合子与突变体2纯合子杂交,然后将F1与野生型进行杂交,若F2表现型及比例为_______________(细胞含2个或以上直立穗基因则表现为直立穗),则证明DEP1基因与DEP2基因互为______________________

4)研究还发现另一种直立穗水稻突变体,表现出产量明显下降的特征。其突变发生于基因DEP3内部,突变基因编码的mRNA中部被插入3个相邻的碱基GGC,推测翻译后蛋白质分子量发生的变化为_________(从以下选项中选择)。

a 变大      b 变小       c 不变

 

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