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染色体外DNA:癌基因的载体
人类DNA通常形成长而扭曲的双螺旋结构,其中大约30亿个碱基对组成了23对染色体,并奇迹般地挤进每个平均直径只有6微米的细胞核中。在真核生物中,正常的DNA被紧紧包裹在蛋白质复合物中。为了读取DNA的遗传指令,细胞依靠酶和复杂的“机械”来切割和移动碎片,一次只能读取一部分,就像是阅读一个半开的卷轴。过去,科学家们大多是依靠基因测序,来研究肿瘤细胞DNA里的癌基因。最近在《Nature》杂志上发表的一篇新研究表明,在人类肿瘤细胞中发现大量如“甜甜圈”般的环状染色体外DNA(ecDNA,如图中黑色箭头所指位置)。科学家们指出,ecDNA是一种特殊的环状结构,看起来有点像细菌里的质粒DNA。这类独立于染色体存在的环状DNA在表达上并不怎么受限,很容易就能启动转录和翻译程序。在人类健康的细胞中几乎看不到ecDNA的痕迹,而在将近一半的人类癌细胞中,都可以观察到它,且其上普遍带有癌基因。ecDNA上的癌基因和染色体DNA上的癌基因都会被转录,从而推动癌症病情的发展。但由于两类癌基因所在的位置不同,发挥的作用也无法等同。
当癌细胞发生分裂时,这些ecDNA被随机分配到子细胞中。这导致某些子代癌细胞中可能有许多ecDNA,细胞中的癌基因也就更多,这样的细胞也会更具危害;而另一些子代癌细胞中可能没有 ecDNA。癌细胞能够熟练地使用ecDNA,启动大量癌基因表达,帮助它们快速生长,并对环境快速做出反应,产生耐药性。研究还发现,ecDNA改变了与癌症相关基因的表达方式,从而促进了癌细胞的侵袭性,并在肿瘤快速变异和抵御威胁(如化疗、放疗和其他治疗)的能力中发挥了关键作用。相比起染色体上的癌基因,ecDNA上的癌基因有更强的力量,推动癌症病情进一步发展。
(1)请写出构成DNA的4种基本结构单位的名称_____________。
(2)真核细胞依靠酶来读取DNA上的遗传指令,此时需要酶的是_______________。(填写以下选项前字母)
a.解旋酶 b.DNA聚合酶 c.DNA连接酶 d.RNA聚合酶
(3)依据所学知识和本文信息,指出人类正常细胞和癌细胞内DNA的异同_________________。
(4)根据文中信息,解释同一个肿瘤细胞群体中,不同细胞携带ecDNA的数量不同的原 因_________。
(5)依据所学知识和本文信息,提出1种治疗癌症的可能的方法___________________。
茉莉酸(JA)是植物体内存在的内源信号分子,与植物生长发育以及抗逆能力有关。 为了研究其生理功能及作用机理,研究者开展了下面的实验研究。
(1)研究者分别用等量的JA溶液和蒸馏水处理生理状态相似的拟南芥离体叶片4天,结果如图1所示。实验通过检测__________________说明JA能促进叶片的衰老。
(2)为进一步研究JA促进叶片衰老的作用机理,研究者选择野生型拟南芥和JA敏感缺 陷型突变体(COI-1基因发生突变,不能合成COI-1蛋白),用适量蒸馏水和JA溶液分别处理12天,结果如图2所示,b 组叶片明显生长停滞并变黄。其中a组为用蒸馏水处理的野生型植株,写出b组和c组分别选用的植株和处理是_________________。
(3)研究发现JA借助COI-1调控使多种蛋白质的合成量发生了变化,其中RCA蛋白(Rubisco酶,光合作用中固定二氧化碳的酶)是合成量减少的蛋白。为探究JA如何通过 COI-1抑制RCA的合成过程,研究者继续进行了下列实验。实验处理结果如图3所示(图中“+”表示添加 JA,“-”表示未添加 JA)。
①由于细胞中rRNA(核糖体RNA)表达量____________,在实验中可作为标准参照,以排除__________等无关变量对实验结果的影响。
②综合上述研究,请阐明JA促进拟南芥叶片衰老的机制_______________。
在连续多年过度放牧干扰下,内蒙古高原以羊草、克氏针茅为主的典型草场发生退化,冷蒿种群不断扩展,逐渐形成冷蒿草原。
(1)群落中的冷蒿与羊草、克氏针茅间存在__________关系。研究发现在过度放牧胁迫下,冷蒿依靠生根分蘖萌发能力强等特性,抵抗放牧干扰,挤占原优势物种的生存空间。
(2)有研究表明冷蒿可向环境释放具有化感作用的代谢产物,影响周围植物的正常生长。 研究者利用不同浓度的冷蒿茎叶水浸提液处理3种伴生植物幼苗,实验结果见下图。
据图分析,冷蒿释放的化感物质对糙隐子草和克氏针茅幼苗根生长的影响_____________。
(3)绵羊对牧草的喜食程度依次为:糙隐子草>羊草>冷蒿>克氏针茅。但在持续过度放牧(绵羊)干扰下,克氏针茅在群落中的优势地位被冷蒿替代,糙隐子草成为冷蒿的主要伴生物种。
①综合上述研究,对此现象的解释是:冷蒿通过_____________ 繁殖抵抗放牧干扰,通过释放的化感物质_____________克氏针茅幼苗生长,挤占原优势物种的生存空间;同时化感物质对糙隐子草幼苗根的生长有_____________作用,使其在一定程度上可以在冷蒿草原较好生长。
②研究结果还表明,人为干扰改变草原生态系统的_____________ 结构,使群落朝向与自然发展不同的方向__________________。
(4)目前退化草场恢复治理的主要措施中,草种补播改良是一项既“快”又“省”的重要方法。为使补播的草种能良好地萌发、定植和生长发育,草场更好地达到生态效益与经济效益双赢,在选用草种时应注意什么 _____________________?(答出一个方面)
酒精性肝炎是长期过量饮酒所致的一种肝脏疾病,患者会发生肝细胞损伤、肝脏炎症反应甚至肝衰竭。研究人员发现酒精性肝炎患者粪便中粪肠球菌占菌群的5.59%,而健康人粪便菌群中此类细菌仅占0.023%,据此认为酒精性肝炎与粪肠球菌有关,并开展了系列研究。
(1)肝细胞能够____,在人体的血糖调节中发挥重要作用。另外,肝细胞还具有分泌胆汁和解毒等重要作用。
(2)某些粪肠球菌能够分泌一种外毒素——溶细胞素,研究人员根据溶细胞素基因特异性序列设计引物,对三组志愿者的粪便进行PCR检测,结果如图1所示。
①图1中对照组是____的志愿者。检测结果显示酒精性肝炎患者组____________显著高于另外两组。
②继续追踪酒精性肝炎患者的存活率(图 2),此结果表明____________。这两组结果共同说明粪肠球菌产生的溶细胞素与酒精性肝炎患者的发病和病情密切相关。
(3)为进一步研究酒精、粪肠球菌和溶细胞素与酒精性肝炎发展的关系,研究人员将小鼠分为4组,进行了下表所示实验。
实验处理 | 1 | 2 | 3 | 4 |
灌胃溶液成分 | 不产溶细胞素的粪肠球菌 | 产溶细胞素的粪肠球菌 | 不产溶细胞素的粪肠球菌 | 产溶细胞素的粪肠球菌 |
灌胃后提供的食物 | 不含酒精 | 不含酒精 | 含酒精 | 含酒精 |
肝脏中出现粪肠球菌个体所占比例 | 0 | 0 | 83% | 81% |
肝脏中出现容细胞素个体所占比例 | 0 | 0 | 0 | 81% |
综合上述实验结果可知,长期过量摄入酒精能够使肠道菌群中粪肠球菌所占比例显著升高,而且酒精能够破坏肠道屏障,导致____,使酒精性肝炎患者病情加重。
(4)为进一步检验溶细胞素对肝脏细胞的毒害作用是否依赖于酒精的存在,研究人员利用体外培养的肝脏细胞、提纯的溶细胞素和酒精进行了实验。
①请写出实验的分组处理及检测指标____________。
②若实验结果为____,则表明溶细胞素和酒精对肝脏细胞的毒害作用是独立发生的。
为了解决杂交瘤细胞在传代培养中出现来自B淋巴细胞染色体丢失的问题,研究者在单克隆抗体的制备过程中增加了一个步骤,如下图所示。除了抗原刺激之外,用EBV(一种病毒颗粒)感染动物B淋巴细胞,并使之成为“染色体核型稳定”的细胞株。这样的细胞株能够在HAT培养基中存活,但对乌本苷(Oua)敏感。下列相关分析不合理的是( )
A.杂交瘤细胞染色体丢失可能导致抗体产生能力下降
B.B淋巴细胞来源于抗原刺激后动物的淋巴结和脾脏等
C.骨髓瘤细胞应该无法在HAT选择培养基中存活
D.杂交瘤细胞具有持续产生抗EBV抗体的能力
皇城根遗址公园以“绿色、人文”为主题,塑造了“梅兰春雨、御泉夏爽、银枫秋色、松竹冬翠”四季景观。公园凭借其注重生态效益的绿化设计,在北京市精品公园评比中入选。以下相关叙述错误的是( )
A.应尽量选用当地树种,为本地动物提供更适宜的栖息环境
B.遗址公园的生物群落由混栽的70多个树种组成
C.公园绿化率高达90%以上,利于缓解城市污染状况
D.各类植物混栽,合理布局,实现了人文与自然的和谐统一