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肝癌在我国的发病率高,容易复发,远期疗效不满意。研究人员对肝癌细胞的结构及代谢进...

肝癌在我国的发病率高,容易复发,远期疗效不满意。研究人员对肝癌细胞的结构及代谢进行了相关的研究。癌细胞有无限增殖的特点,肿瘤恶性增殖往往快于血管新生的速度,随着细胞数目增多和体积增大,恶性实体肿瘤内部逐渐形成慢性营养缺乏的微环境,因此肿瘤细胞需要通过调整细胞代谢才能继续生存。

1)线粒体是调控细胞代谢最重要的细胞器,通过不断地分裂和融合调控自身功能,并对外界刺激做出适应性反应。下图是细胞呼吸及线粒体融合和分裂的示意图:

①葡萄糖在_________中分解为[H]A,物质A进入线粒体彻底氧化分解。线粒体内膜上分布的呼吸链复合体是参与有氧呼吸第三阶段的酶,内膜向内折叠形成嵴的意义是_________________________

②由图可知线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白、内膜融合蛋白_________的作用实现了线粒体膜的融合,线粒体的长度明显变长。细胞质基质中DRP1S616位点磷酸化,DRP1定位于线粒体外膜上,促进__________________

2)已有研究发现肝癌肿瘤中心区域细胞中线粒体融合增强,线粒体长度明显长于边缘区域细胞,这些变化与肝癌细胞适应营养缺乏有关。为研究在营养缺乏时线粒体融合对肝癌细胞糖代谢的调控,研究者用肝癌细胞进行了实验,实验结果如下表:

细胞耗氧速率

线粒体ATP产生量

胞外乳酸水平

线粒体嵴密度

呼吸链复合体的活性

乳酸脱氢酶量

甲组:常规培养组

42

10

035

101

091

101

乙组:营养缺乏组

56

14

028

175

239

025

丙组:营养缺乏+抑制DRP1S637磷酸化

31

08

038

98

122

122

 

注:线粒体嵴的密度=嵴的数目/线粒体长度 乳酸脱氢酶是能催化丙酮酸生成乳酸的酶

丙组抑制DRP1S637磷酸化的目的是___________________________。根据实验结果并结合(2),完善肝癌细胞在营养缺乏条件下的代谢调控途径:肝癌细胞在营养缺乏时,__________________使线粒体融合增强,从而使线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加,有氧呼吸增强;同时因__________________而导致无氧呼吸减弱,细胞产能效率提高,从而适应营养缺乏环境。

 

细胞质基质 可以增大膜面积,为酶的附着提供更多位点 OPA1 线粒体分裂 抑制肝癌细胞的线粒体融合 基质中DRP1S637位点磷酸化增强 乳酸脱氢酶含量降低 【解析】 有氧呼吸第一阶段是葡萄糖在酶的作用下分解为丙酮酸和[H],发生场所在细胞质基质;有氧呼吸第二阶段为丙酮酸和水在酶的作用下分解为[H]和二氧化碳(线粒体基质);有氧呼吸第三阶段为[H]和氧气在酶的作用生成水(场所:线粒体内膜)。无氧呼吸第二阶段丙酮酸和[H]在酶的作用下生成酒精、二氧化碳或者乳酸。 (1)①葡萄糖在细胞质基质中分解为[H]和丙酮酸,物质A是丙酮酸,丙酮酸进入线粒体彻底氧化分解为二氧化碳和水;有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜,所以线粒体内膜上分布的呼吸链复合体是参与有氧呼吸第三阶段的酶,内膜向内折叠形成嵴的意义是可以增大膜面积,为酶附着提供更多位点。 ②线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白和内膜融合蛋白OPA1的作用实现了线粒体膜的融合,线粒体的长度明显变长;从图中可以看出,细胞质基质中DRP1的S616位点磷酸化,DRP1定位于线粒体外膜上,促进线粒体的分裂。 (2)DRP1S637磷酸化促进线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白结合,从而促进线粒体的融合,丙组抑制DRP1S637磷酸化,实质上抑制肝癌细胞线粒体的融合。根据实验结果并结合(2),肝癌细胞在营养缺乏条件下,为了适应环境,线粒体融合增强,首先基质中DRP1S637磷酸化增强,促进线粒体融合,线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加,有氧呼吸增强,细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加,乳酸脱氢酶含量降低,无氧呼吸速率下降,胞外乳酸水平减少,细胞的产能效率提高,从而适应营养缺乏的环境。
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考点分析:
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多聚体是由许多相同或相似的基本单位组成的长链,下图表示细胞利用基本单位合成生物大分子的示意图,回答有关问题:

1)若某种多聚体的基本单位中含有U,则该基本单位的名称为__________________,由其参与组成的生物大分子的名称是___________,该生物大分子的功能是__________________(至少答出两条)。

2)若合成的多聚体是组成植物细胞璧的主要成分,则该生物大分子是_________,由其基本单位形成的植物细胞中的重要储能物质是_________

3)若该生物大分子为一个由aβγ三条多肽链形成的蛋白质分子(图1表示),共含571个氨基酸,其中二硫键(—S—S—)是蛋白质中一种连接肽链的化学键,由两个巯基(—SH)脱氢形成的,那么:

①据图1可知该蛋白质分子中至少含有_________氧原子。

②假设该蛋白质分子中的a链的分子式为CxHyNzOwS,并且是由图2中四种氨基酸组成的,a链含天冬氨酸_________个。若氨基酸的平均相对分子质量为120,则该蛋白质的相对分子质量为_________

γ肽链是一条含121个氨基酸的多肽链,其中含有天冬氨酸5个,分别位于26717299121位(见下图),天冬氨酸的结构见图2

肽酶E1专门水解天冬氨酸羧基端的肽键,肽酶E2专门水解天冬氨酸氨基端的肽键。肽酶E1完全作用后产生的产物中,至少有_________个羧基。

 

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胚胎工程技术包含的内容很丰富。下图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛。请据图回答下列问题:

1)图中产生小牛的几个途径中,属于无性繁殖途径的有应用________(填数字)。

2)人工授精时,受精卵形成的场所是在_________,防止多精入卵的屏障有____________________________________,判断卵子是否受精的重要标志是__________________;若在应用2中进行冲卵操作,则该操作的生理学依据是:__________________

3)若采取体外受精的方法获得受精卵,将优良公牛的精子收集后放在一定浓度的肝素溶液中进行培养,其目的是__________________

4)细胞A~D中属于原始性腺细胞的是_________(填字母)。

5)应用4中在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意__________________,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育;做DNA分析性别鉴定时需要取样_________部位。

 

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科学家为了提高光合作用过程中Rubiaco酶对CO2的亲和力,利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因,从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题:

1PCR定点突变技术属于_________________(填“基因工程”或“蛋白质工程”)。可利用定点突变的DNA构建基因表达载体,将其导入植物细胞采用最多的方法是_________________,还需用到植物细胞工程中的_________________技术,才能最终获得转基因植物。

2PCR过程所依据的原理是_________________。利用PCR技术扩增,若将一个目的基因复制4次,则需要在缓冲液中至少加入________个引物。

3)目的基因进入受体细胞内,并在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为_________________。科研人员通过实验研究发现培育的该转基因植株的光合作用速率并未明显增大,可能的原因是_________________

4)另有一些科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中,经培育获得一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。有关叙述错误的是______________

A.选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞的全能性最容易表达

B.采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达

C.人的生长激素基因能在小鼠细胞表达,说明遗传密码在不同种生物中可以通用

D.将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆),可以获得多个具有外源基因的后代

 

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从唾液腺细胞中提取全部mRNA,以此为模板合成相应的单链DNA(T-cDNA),利用该T-cDNA与来自同一个体浆细胞中的全部mRNA(J-mRNA)进行分子杂交。下列有关叙述错误的是

A.T-cDNA分子中嘌呤碱基与嘧啶碱基数目相等

B.唾液腺细胞中的RNA与T-cDNA都能进行分子杂交

C.唾液腺细胞不能分泌抗体是因为缺乏编码抗体的相关基因

D.能与T-cDNA互补的J-mRNA中含有编码呼吸酶的mRNA

 

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转座子是一段可移动的DNA序列,这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来,插入另一位点。转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移,在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动。有的转座子中含有抗生素抗性基因,可以很快地传播到其他细菌细胞。下列推测合理的是(   

A.转座子不能独立进行DNA复制

B.转座子可引起细菌基因重组

C.转座子可用于基因工程的研究

D.细菌的抗药性可来自于转座子或者自身的基因突变

 

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