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镉(Cd)是人类致癌物,以结肠癌细胞为细胞模型,研究镉与癌细胞增殖的关系。 (1...

镉(Cd)是人类致癌物,以结肠癌细胞为细胞模型,研究镉与癌细胞增殖的关系。

1)动物细胞中的一个中心体是由互相垂直的___________以及围绕在其周围的物质共同构 成,是一种

________ 膜结构细胞器。它在人体细胞分裂中的作用是______________________

2)取人结肠癌细胞,分别用 20µM 40µM 氯化镉处理下培养 0 h12 h24 h 后检测细 胞活性,进而反映细胞数目的多少,结果如图 1 所示。测量细胞间的黏附能力,结果如图2 所示。

分析图 1 的结果可以得出__________________________________________________ 由图 2 中的____________________________,可知镉能够促进细胞粘着性下降,且浓度越大 促进作用越强。

3)为确定癌细胞数目变化的原因,利用仪器检测镉对结肠癌细胞凋亡的影响,结果如下 图所示,横轴为细胞周期的分布,依次为 SubG1 期(指示凋亡细胞)、G1 期、S 期和 G2/M 期,纵轴为细胞数。Cd20 20µM 的氯化镉浓度处理组,5-Fu 为阳性对照组。结果显示: 20µM 的氯化镉浓度下,Cd20 ___________________ 说明此浓度下癌细胞数目变化与_________无关,可能是因 ___________________5-F 组的结果可以说明____________________

4)为了探究镉是否通过增大中心体的数目来使细胞增殖,设计实验时实验组应该选择的 镉浓度是_____________。结果显示细胞内的中心体数目发生扩增与镉浓度成正比,请你根 据结论补充标注横坐标________

5)综合上述实验,分析镉与癌细胞数量变化的关系为 __________________

 

两个中心粒 无 与纺锤体的形成有关 镉能促进细胞的活性,在一定范围内浓度越大促进作用越强 粘着细胞百分比 细胞凋亡数没有变化 细胞凋亡 此浓度的镉不影响细胞凋亡 5-Fu能促进细胞凋亡 20µM、 40µM 横坐标从左到右依次为Control、Cd20、Cd40 镉能促进癌细胞数目增多,在一定范围内浓度越大促进作用越强 【解析】 分析题意和题图:图1中的自变是氯化镉的浓度和处理时间,由图1中数据分析可知,与对照组相比,随着氯化镉增大和处理时间延长,细胞活性越大,由图2中数据分析可知,与对照组相比,用氯化镉处理后细胞间粘着性降低,且浓度越大,降低越明显。 (1)动物细胞中的一个中心体是由互相垂直的两个中心粒以及围绕在其周围的物质共同构 成,是一种无膜结构细胞器。它在人体细胞分裂中的作用是与纺锤体的形成有关。 (2)分析图 1 的结果可以得出镉能促进细胞的活性,在一定范围内浓度越大促进作用越强。 由图 2 中的不同浓度镉处理下粘着细胞所占百分比,可知镉能够促进细胞粘着性下降,且浓度越大 促进作用越强。 (3)为确定癌细胞数目变化的原因,利用仪器检测镉对结肠癌细胞凋亡的影响,结果如下 图所示,横轴为细胞周期的分布,依次为 SubG1 期(指示凋亡细胞)、G1 期、S 期和 G2/M 期,纵轴为细胞数。Cd20 为 20µM 的氯化镉浓度处理组,5-Fu 为阳性对照组。结果显示: 在 20µM 的氯化镉浓度下,与对照组相比,Cd20 组SubG1 期(指示凋亡细胞)细胞数没有变化, 说明此浓度下癌细胞数目变化与细胞凋亡无关,可能是因为此浓度的镉不影响细胞凋亡。5-F u组的结果可以说明5-F u的处理可促进细胞凋亡。 (4)为了探究镉是否通过增大中心体的数目来使细胞增殖,设计实验时实验组应该选择的 镉浓度是20、40µM,结果显示细胞内的中心体数目发生扩增与镉浓度成正比,如图纵坐标表示细胞中心体扩增率,横坐标从左到右依次为Control、Cd20、Cd40。 (5)综合上述实验,镉与癌细胞数量变化的关系为:镉能促进癌细胞数目增多,在一定范围内浓度越大促进作用越强。
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考点分析:
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白洋淀湿地是华北地区重要的湿地生态系统。近年来,由于入淀污水增多,水体重金属污染加剧。研究人员发现可通过定期收割沉水植物地上部分,修复镉等重金属污染水体。

(1)沉水植物属于生态系统组成成分中的________,其根部能从底泥和水中吸收________,净化水体,体现生态系统具有________能力。此湿地由浅水区向陆地方向依次生长着芦苇、破蓬、柽柳等,这体现了群落的________结构。

(2)为筛选适合白洋淀镉污染修复的沉水植物,用不同浓度镉溶液处理本地4种沉水植物4天后,检测其对镉(Cd)的耐受性和富集能力,结果如表和图。

     

沉水植物

半数抑制浓度

(mg•L-1

黑藻

0.51

狐尾藻

0.81

金鱼藻

0.03

菹草

0.12

 

 

(半数抑制浓度是指抑制沉水植物半数生长的外部Cd浓度)

表数据显示4种沉水植物中对镉的耐受性最大的是________。结合图1的实验结果,选择黑藻和菹草作为进一步研究的对象,不选用狐尾藻和金鱼藻的原因是_______

(3)研究者从白洋淀取底泥,将黑藻和菹草分别栽种其中,用自来水培养。测定其生长率(图)和不同部位的富集系数和迁移系数(指由根系向地上部分的迁移能力),结果如表。

沉水

植物

富集系数

迁移系数

地上部分

根部

黑藻

0.33

0.41

0.79

菹草

0.21

1.01

0.21

 

 

综合分析,研究者认为黑藻是最适合修复Cd污染水体的物种,其重要证据有: ①________;②________

(4)富集镉的沉水植物必须及时收割并无害化处理,一是因为镉等重金属能够通过________逐级积累和浓缩,在高营养级生物体内富集。二是因为________而造成水体的二次污染。

 

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母亲孕期肥胖或高血糖会增加后代患肥胖和代谢疾病的风险。科学家用小鼠进行实验,研究孕前高脂饮食对子代代谢调节的影响。

(1)从孕前4周开始,实验组雌鼠给予高脂饮食,对照组雌鼠给予正常饮食,食物不限量。测定妊娠第20天两组孕鼠相关代谢指标,结果如下表。

分组

体重

(g)

胰岛素

抵抗指数

脂肪含量

(mg/dL)

瘦素含量

(ng/dL)

脂联素含量

(μg/dL)

对照组

38.8

3.44

252

3.7

10.7

实验组

49.1

4.89

344

6.9

5.6

 

①正常情况下,体脂增加使脂肪细胞分泌的瘦素增多,瘦素经____运输作用于下丘脑饱中枢,抑制食欲,减少脂肪合成,该机制为_____调节。表中结果显示,实验组孕鼠瘦素含量_____,但瘦素并没有发挥相应作用,这种现象称为“瘦素抵抗”。

②脂联素是脂肪细胞分泌的一种多肽激素,能增加细胞对胰岛素的敏感性。据此推测实验组孕鼠出现胰岛素抵抗的原因是________

(2)24周龄时,给两组子代小鼠空腹注射等量的葡萄糖或胰岛素,检测结果如图1。

图1 结果显示,与对照组相比,________,推测实验组子鼠出现了“胰岛素抵抗”。

(3)研究发现,幼鼠脂肪组织的瘦素和脂联素含量与各自母鼠均呈正相关。测定幼鼠脂联素基因和瘦素基因的表达量、基因启动子所在区域的组蛋白甲基化水平,结果如图2。

①结果显示,实验组通过________脂联素基因启动子所在区域的组蛋白甲基化水平,从而________,影响脂联素的合成,使组织细胞对胰岛素的敏感性降低。

②瘦素基因的表达量与其启动子所在区域的组蛋白甲基化水平呈________相关。但由于血脂过高会抑制瘦素向脑内运输,导致瘦素抵抗,引起肥胖。

(4)根据该项研究结果,对备孕或孕期女性提出合理建议:________

 

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营养缺陷型大肠杆菌需在基本培养基中添加某些物质才能生长。 A 菌株为甲硫氨酸(met-)和生物素(bio-)缺陷型突变体,B 菌株为苏氨酸(thr-)、亮氨酸(leu-)、硫胺素(thi-)缺陷型突变体。用AB 两种菌株进行 4组实验,培养条件和结果如下图所示。

1)培养基为细菌生长提供水、无机盐、________。乙组培养基出现菌落的频率为 10-7 大肠杆菌单个基因发生突变的几率约为10-7,科学家判断乙组出现菌落不是基因突变 的结果,其理由是________。推测基本培养基出现菌落是由于基因的转移和重组,丁 组实验结果说明这种基因的转移需要两种菌株细胞________

2)科学家用某种药物处理A B 菌株使其停止分裂(但不致死), 混合并培养,过程及 结果如下。  

Ⅰ:处理过的 B菌株+未处理的 A菌株→基本培养基上无菌落

Ⅱ:处理过的A 菌株+未处理的 B菌株→基本培养基上有菌落

结果说明两菌株 DNA 转移的方向是________        

aAB   bAB  cAB   d.不确定

3)进一步研究发现某些菌株拟核上有一段DNA序列(F 因子),其上有复制原点(oriT)。 细菌混合后,F 因子的一条链由供体菌逐步转移至受体菌,在受体菌中复制后整合到拟核 DNA 上,发生基因重组。留在供体菌中的 F 因子单链通过自我复制恢复双链。若无 F 因子则不能发生 DNA 转移。

①由此推测上述(2)中实验 I 基本培养基无菌落的原因是________

②上述 DNA 转移和复制过程可用下图________表示。

4A 菌株(met-bio-)对链霉素敏感,B 菌株(thr-leu-thi-)具有链霉素抗性。将 A B 菌株混合,在不同时间点搅拌混合菌液,以中断DNA 转移。之后将各时间点中断转移的菌液接种在含如下物质的基本培养基上选择培养,分别记录出现菌落的短混合时间。

培养基

所含物质

最短混合时间

1

链霉素+亮氨酸(leu))+硫胺素(thi

9min

2

链霉素+苏氨酸(thr+硫胺素(thi

11 min

3

链霉素+苏氨酸(thr +亮氨酸(leu

18 min

 

 

①培养基中均加入链霉素的目的是________1号培养基出现菌落的原因是________

②在选择培养基上出现菌落所需的短混合时间反映了相关基因与oriT 间的距离。在下图中 oriT右侧画出 A 菌株 thr+ leu+ thi+基因在拟核上的位置。

____

 

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转座子是指能从基因组的一个位置移动到另一个位置的 DNA 片段。Ac 片段能编码转座 酶,可自主移动。DS片段需在转座酶作用下,才可以从原来的位置上切离下来,然后随机 插入到所在染色体的其他位置或其他染色体上。

1)用________酶将 DS片段构建在 Ti 质粒的T-DNA 片段上,再用含有该重组质粒的 ________转化水稻,自交筛选获得 DS-T-DNA纯合体(甲)。以同样方法获得Ac-T-DNA 纯合体水稻(乙)。

2)甲、乙杂交获得 Ac/Ds 双因子转座系统水稻,在其后代中筛选到一些淡绿叶突变体。 利用淡绿叶突变体与野生型水稻(甲)进行系列杂交实验,________代获得野生型和 淡绿叶水稻植株分别为 442 株和 130 株,分离比符合31,初步推测淡绿叶突变是单 基因的________性突变。将 442 株野生型植株单株收获和播种,后代发生性状分离的 植株占________,则进一步确认上述推测。

3)为进一步确定突变性状与 Ds 切离转座的相关性,设计 6 种引物(如图 1),对上述 572 株子代的 T-DNA 进行 Ds 转座的 PCR 检测。     

①检测原理:Ds 未发生切离的DNA位点,通过引物________可得到400 bp 的扩增产物;Ds 已发生切离的 DNA 位点通过引物________可得到 870 bp的扩增产物。

②扩增产物的电泳结果如图 2,据此判断________类型为淡绿叶突变体。       

A 类型:B 类型:C 类型=_______,则突变性状产生与 Ds 片段的切离转座有关。

 

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γ-氨基丁酸(GABA)是成年动物体中枢神经系统的主要抑制性神经递质。

(1)神经元未受刺激时,细胞膜静息电位为________。通常情况下,当突触前神经元释放的GABA与突触后膜上的________结合后,Cl-通道开放,Cl-顺浓度梯度内流,从而产生抑制性效应。

(2)研究大鼠等哺乳动物(包括人类)胚胎发育早期未成熟神经元时发现,GABA的生理效应与成熟神经元相反。其原因是胞内Cl-浓度显著________于胞外, GABA作为信号引起Cl- ________(填“内流”或“外流”),从而产生兴奋性效应。

(3)在个体发育的不同阶段,神经系统内GABA的通道型受体的特性(既是GABA受体,也是双向Cl-通道)并未改变,GABA的两种作用效应与细胞膜上两种Cl-跨膜共转运体NKCCl和KCC2有关,其作用机制如图1所示。(图中共转运体的大小表示细胞膜上该转运体的相对数量)

据图可知,大鼠成熟神经元中含量相对较低的Cl-共转运体是________

(4)为探究GABA兴奋性效应对神经元发育的影响。将不同基因分别转入三组大鼠胚胎神经组织。待幼鼠出生后第14天,显微镜下观察神经元突起的数量及长度(图2)。                                  

与对照组相比,实验组幼鼠单个神经元________,由此证明GABA的兴奋性效应保证了神经元正常发育。通过检测实验组EGFP的分布及荧光强度以确定KCC2蛋白的________

(5)在患神经性病理痛的成年大鼠神经元中也检测到GABA的兴奋性效应,推测该效应与KCC2和NKCC1表达量有关。研究者以“神经性病理痛”模型大鼠为实验组,用________技术检测KCC2和NKCC1的含量。若结果为________,则证实上述推测。

(6)该系列研究其潜在的应用前景为________

 

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