【題目】閱讀下列短文,回答相關(guān)問題。
細(xì)胞感知氧氣的分子機(jī)制
2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了威廉·凱林、彼得·拉特克利夫以及格雷格·塞門扎三位科學(xué)家,他們的貢獻(xiàn)在于闡明了人類和大多數(shù)動物細(xì)胞在分子水平上感知、適應(yīng)不同氧氣環(huán)境的基本原理,揭示了其中重要的信號機(jī)制。
人體缺氧時,會有超過300種基因被激活,或者加快紅細(xì)胞生成、或者促進(jìn)血管增生,從而加快氧氣輸送——這就是細(xì)胞的缺氧保護(hù)機(jī)制。科學(xué)家在研究地中海貧血癥的過程中發(fā)現(xiàn)了“缺氧誘導(dǎo)因子”(HIF)。HIF由兩種不同的DNA結(jié)合蛋白(HIF-la和ARNT)組成,其中對氧氣敏感的是HIF-la,而ARNT穩(wěn)定表達(dá)且不受氧調(diào)節(jié),即HIF-la是機(jī)體感受氧氣含量變化的關(guān)鍵。
當(dāng)細(xì)胞處于正常氧條件時,在脯氨酰羥化酶的參與下,氧原子與HIF-la脯氨酸中的氫原子結(jié)合形成羥基。羥基化的HIF-la能與VHL蛋白結(jié)合,致使HIF-la被蛋白酶體降解。在缺氧的情況下,HIF-la羥基化不能發(fā)生,導(dǎo)致HIF-la無法被VHL蛋白識別,從而不被降解而在細(xì)胞內(nèi)積聚,并進(jìn)入細(xì)胞核與ARNT形成轉(zhuǎn)錄因子,激活缺氧調(diào)控基因。這一基因能進(jìn)一步激活300多種基因的表達(dá),促進(jìn)氧氣的供給與傳輸。
HIF控制著人體和大多數(shù)動物細(xì)胞對氧氣變化的復(fù)雜又精確的反應(yīng),三位科學(xué)家一步步揭示了生物氧氣感知通路。這不僅在基礎(chǔ)科學(xué)上有其價值,還有望為某些疾病的治療帶來創(chuàng)新性的療法。比如干擾HIF-la的降解能促進(jìn)紅細(xì)胞的生成治療貧血,同時還可能促進(jìn)新血管生成,治療循環(huán)不良等。
請回答問題:
(1)下列人體細(xì)胞生命活動中,受氧氣含量直接影響的是___。
A.細(xì)胞吸水 B.細(xì)胞分裂 C.葡萄糖分解成丙酮酸 D.興奮的傳導(dǎo)
(2) HIF的基本組成單位是____人體劇烈運(yùn)動時,骨骼肌細(xì)胞中HIF的含量_______,這是因為____。
(3)細(xì)胞感知氧氣的機(jī)制如下圖所示。
①圖中A、C分別代表___________、______________。
②VHL基因突變的患者常伴有多發(fā)性腫瘤,并發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)有異常增生的血管。由此推測,多發(fā)性腫瘤患者體內(nèi)HIF-Ia的含量比正常人__________。
③抑制VHL基因突變的患者的腫瘤生長,可以采取的治療思路有___________。
【答案】BD 氨基酸 上升 人體劇烈運(yùn)動時,骨骼肌細(xì)胞內(nèi)缺氧,HIF-1ɑ羥基化不能發(fā)生,導(dǎo)致HIF-1ɑ無法被VHL蛋白識別,HIF不被降解而在細(xì)胞內(nèi)積聚 HIF-1ɑ VHL蛋白分子 高 加速HIF-1ɑ降解;阻斷HIF-1ɑ進(jìn)細(xì)胞核;抑制HIF-1ɑ與ARNT結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄因子等
【解析】
閱讀材料可知:
1、人體缺氧時,會有超過300種基因被激活,或者加快紅細(xì)胞生成、或者促進(jìn)血管增生,從而加快氧氣輸送--這就是細(xì)胞的缺氧保護(hù)機(jī)制。
2、缺氧誘導(dǎo)因子HIF由兩種不同的DNA結(jié)合蛋白(HIF-1ɑ和ARNT)組成,其中對氧氣敏感的部分是HIF-1ɑ;而蛋白ARNT穩(wěn)定表達(dá)且不受氧調(diào)節(jié)。所以,HIF-1α是機(jī)體感受氧氣含量變化的關(guān)鍵。
3、細(xì)胞處于正常氧條件時,在脯氨酰羥化酶的參與下,氧原子與HIF-1ɑ脯氨酸中的氫原子結(jié)合形成羥基。羥基化的HIF-1ɑ能與VHL蛋白結(jié)合,最終被蛋白酶體降解。在缺氧的情況下,HIF-1ɑ羥基化不能發(fā)生,導(dǎo)致HIF-1α無法被VHL蛋白識別,從而不被降解而在細(xì)胞內(nèi)積聚,并進(jìn)入細(xì)胞核與ARNT形成轉(zhuǎn)錄因子,激活缺氧調(diào)控基因。這一基因能進(jìn)一步激活300多種基因的表達(dá),促進(jìn)氧氣的供給與傳輸。
4、研究生物氧氣感知通路,這不僅在基礎(chǔ)科學(xué)上有其價值,還有望為某些疾病的治療帶來創(chuàng)新性的療法。比如干擾HIF-1ɑ的降解能促進(jìn)紅細(xì)胞的生成來治療貧血,同時還可能促進(jìn)新血管生成,治療循環(huán)不良等。
(1)A、細(xì)胞吸水是被動運(yùn)輸,不消耗能量,與氧氣含量無關(guān),A錯誤;
B、細(xì)胞分裂,消耗能量,受氧氣含量的影響,B正確;
C、葡萄糖分解成丙酮酸不受氧氣含量的影響,C錯誤;
D、興奮的傳導(dǎo),消耗能量,受氧氣含量的影響,D正確。
故選BD。
(2)據(jù)題干信息可知,HIF是蛋白質(zhì),其基本組成單位是氨基酸。人體劇烈運(yùn)動時,骨骼肌細(xì)胞內(nèi)缺氧,HIF-1ɑ羥基化不能發(fā)生,導(dǎo)致HIF-1ɑ無法被VHL蛋白識別,HIF不被降解而在細(xì)胞內(nèi)積聚,導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞中HIF的含量上升。
(3)①根據(jù)題干信息和圖示氧氣感知機(jī)制的分子通路,正常氧時,在脯氨酰羥化酶的參與下,氧原子與HIF-1α脯氨酸中的氫原子結(jié)合形成羥基。羥基化的HIF-1ɑ能與VHL蛋白結(jié)合,最終被蛋白酶體降解;缺氧時,HIF-1ɑ羥基化不能發(fā)生,導(dǎo)致HIF-1ɑ無法被VHL蛋白識別,從而不被降解而在細(xì)胞內(nèi)積聚,并進(jìn)入細(xì)胞核與ARNT形成轉(zhuǎn)錄因子,激活缺氧調(diào)控基因,故圖示中的A是HIF-1ɑ,B是O2,C是VHL蛋白,D是ARNT。
②VHL蛋白是氧氣感知機(jī)制的分子通路中一個重要分子,VHL基因突變的患者常伴有多發(fā)性腫瘤,并發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)有異常增生的血管,可推測與正常人相比,患者體內(nèi)HIF-1ɑ的含量高,因為腫瘤細(xì)胞代謝旺盛,耗氧較多,因此對氧氣敏感的部分的HIF-1ɑ就高。
③要抑制此類患者的腫瘤生長,可以采取的治療思路有:加速HIF-1ɑ降解、阻斷HIF-1ɑ進(jìn)核、抑制HIF-1ɑ作為轉(zhuǎn)錄因子的活性等。
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科目:高中生物 來源: 題型:
【題目】將生長發(fā)育狀況相同的大豆植株分為兩組,I組用遮光網(wǎng)處理以降低光照強(qiáng)度,II組不做處理,分別測定凈光合速率的日變化情況,結(jié)果如圖所示。下列敘述錯誤的是
A.ab段葉肉細(xì)胞合成[H]的場所有葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體
B.c點(diǎn)時葉綠體中ADP從葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜
C.一天中有機(jī)物總量最少的是f點(diǎn)
D.在dg對應(yīng)的時間段進(jìn)行遮光處理,可提高大棚栽種作物的產(chǎn)量
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科目:高中生物 來源: 題型:
【題目】科研人員對一種氣孔發(fā)育不良的擬南芥突變體進(jìn)行研究,得到如圖所示的結(jié)果;卮鹣铝袉栴}。
(l)光照強(qiáng)度為750μmol.m-2.s-1時,野生型擬南芥每秒固定CO2的量是___μmol.m-2.。
(2)據(jù)圖可知,氣孔發(fā)育不良會影響擬南芥的 __________填“光合作用”“吸作用”或“光合作用和呼吸作用”)。
(3)弱光下,野生型和突變體的光合作用強(qiáng)度無顯著差異,原因是__________ 。
(4)據(jù)圖可知,光照強(qiáng)度為250-1250μmol.m-2.s-1時,限制突變體光合作用強(qiáng)度的自身因素可能是_________,環(huán)境因素是 _______________ 。
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科目:高中生物 來源: 題型:
【題目】ClB品系果蠅具有一條正常的X染色體(X+)和一條含CB區(qū)段的X染色體(),其中C表示染色體上的倒位區(qū),可抑制X染色體間交叉交換;l基因?qū)е滦坌怨壟咛ブ滤溃?/span>B為顯性棒眼基因。ClB品系可用于隱性突變和致死突變的檢測;卮鹣铝袉栴}:
(1)ClB品系果蠅的染色體出現(xiàn)倒位區(qū),表明該品系果蠅發(fā)生了_________變異,該變異__________(填“能”或“不能”)用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察。
(2)自然狀態(tài)下一般不存在基因型為的果蠅,原因是________________________.
(3)下圖是研究ⅹ射線對正常眼果蠅Ⅹ染色體誘變示意圖。F1代中棒眼個體為_______________(填“雄性”或“雌性”),所占比例為_____________。為了鑒定X染色體上是否發(fā)生了隱性突變,可用正常眼雄蠅和F1中的ClB雌果蠅雜交,若雜交后代中________________,則說明X染色體上發(fā)生了隱性突變。
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科目:高中生物 來源: 題型:
【題目】新疆野生油菜(P1)具有低芥酸、抗病蟲等特性,為了改良甘藍(lán)型油菜(P2),研究人員將兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行融合獲得了雜種植物F1,然后加入一對引物進(jìn)行PCR鑒定,結(jié)果如下圖所示。下列敘述不正確的是( )
A.用PEG可促進(jìn)兩個親本的原生質(zhì)體融合
B.泳道M從下到上表示長短不同的DNA片段
C.引物能與DNA上多個不同位點(diǎn)結(jié)合
D.F1一2是有低芥酸、抗病蟲等特性的甘藍(lán)型油菜
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科目:高中生物 來源: 題型:
【題目】人體中抗體種類遠(yuǎn)超過抗體基因的種類數(shù),研究發(fā)現(xiàn),B細(xì)胞發(fā)育過程中,決定抗體可變區(qū)的基因(V基因片段和J基因片段)會發(fā)生重排,使抗體呈現(xiàn)多樣性。如圖表示抗體基因指導(dǎo)合成抗體的過程,下列說法正確的是( )
A.①過程發(fā)生在細(xì)胞核,②過程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)
B.①過程會發(fā)生磷酸二酯鍵的斷裂和合成
C.抗體的特異性由可變區(qū)體現(xiàn)
D.一種漿細(xì)胞中只有一種重組基因能夠表達(dá)
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科目:高中生物 來源: 題型:
【題目】如圖為某同學(xué)在其他條件最適宜的情況下,研究pH對兩種不同酶的活性影響,下列敘述正確的是
A.酶活性可用單位時間內(nèi)底物的消耗量或者產(chǎn)物的生成量表示
B.曲線①②可分別表示胰蛋白酶和胃蛋白酶
C.導(dǎo)致A1、A6酶活性變化的原因不同
D.適當(dāng)升高溫度,B1和B2一定變小,但對應(yīng)的pH一定不變
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科目:高中生物 來源: 題型:
【題目】人類胰島素基因位于第11號染色體上,長度8416 bp,包含3個外顯子和2個內(nèi)含子,人類胰島素的氨基酸序列已知;卮鹣嚓P(guān)問題:
(1)上圖是利用PCR技術(shù)獲取人胰島素基因的方法,該過程在緩沖液中除了要添加模板和引物外,還需要添加的物質(zhì)有_________,一個DNA分子經(jīng)過5輪循環(huán),需要引物A____個,從PCR的過程和DNA分子的特點(diǎn),試著寫出設(shè)計引物需要注意的問題(答出2點(diǎn)即可)_____________________________________________。
(2)基因工程中需要DNA連接酶,根據(jù)酶的來源不同分為兩類,其中“縫合”雙鏈DNA片段平末端的是______________________,利用SDS-凝膠電泳分離不同DNA分子,遷移速度取決于____________________________。
(3)將獲得的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi),一般先用_______處理大腸桿菌細(xì)胞,再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于_________中與該類細(xì)胞混合,在一定溫度下促進(jìn)細(xì)胞吸收DNA分子完成轉(zhuǎn)化過程。
(4)若利用圖示方法獲取的胰島素基因,直接構(gòu)建基因表達(dá)載體后導(dǎo)入大腸桿菌,能不能表達(dá)出人胰島素,說明理由。___________________________________________。
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科目:高中生物 來源: 題型:
【題目】如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結(jié)果,樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)藻經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是
A. 研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素
B. 層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液
C. 在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時,需通風(fēng)操作
D. 實驗驗證了該種藍(lán)藻沒有葉綠素b
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