【題目】在缺氧條件下,人體既可通過神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)呼吸頻率來適應(yīng),又可通過增加紅細胞的數(shù)量來適應(yīng)。紅細胞數(shù)量增加與細胞內(nèi)缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)介導(dǎo)的系列反應(yīng)有關(guān),機理如下圖所示。2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒給了發(fā)現(xiàn)這一機制的三位科學(xué)家。請回答問題:
(1)呼吸頻率加快加深后,吸入更多的氧氣。氧氣進入人體細胞參與有氧呼吸的反應(yīng)場所是______,該細胞器內(nèi)膜折疊成嵴,有利于______。人體在缺氧條件下,細胞呼吸的產(chǎn)物有______。
(2)如圖所示,常氧條件下,經(jīng)過______的催化,HIF-1α蛋白發(fā)生羥基化,使得VHL蛋白能夠與之識別并結(jié)合,從而導(dǎo)致HIF-1α蛋白降解。
(3)由圖可知,缺氧條件下,HIF-1α蛋白通過______進入細胞核內(nèi),與ARNT結(jié)合形成缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)。HIF結(jié)合到特定的DNA序列上,促進EPO(促紅細胞生成素)的合成,從而促進紅細胞數(shù)量的增加,攜帶氧氣能力增強。另外,HIF還可促進其他有關(guān)基因的表達,使細胞呼吸第一階段某些酶的含量增加、細胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量增加,請分析這些變化的適應(yīng)意義:______。
(4)慢性腎功能衰竭患者常因EPO產(chǎn)生不足而出現(xiàn)嚴重貧血,研究人員正在探索一種PHD抑制劑對貧血患者的治療作用。請結(jié)合圖中信息,分析PHD抑制劑治療貧血的作用機理______。此外,在腫瘤微環(huán)境中通常缺氧,上述機制______(填“有利于”或“不利于”)癌細胞大量增殖。研究人員正努力開發(fā)新的藥物,用以激活或阻斷氧感應(yīng)機制,改善人類的健康。
【答案】線粒體 擴大膜面積(酶的附著) 乳酸、CO2和水 脯氨酰羥化酶(PHD) 核孔 增加糖酵解的酶有利于細胞通過無氧呼吸產(chǎn)生ATP為細胞供能;葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白增加有利于細胞攝入葡萄糖,為細胞呼吸提供能源物質(zhì) 通過抑制PHD活性抑制HIF-1α的降解,細胞內(nèi)較高水平的HIF-1α促進EPO的產(chǎn)生 有利于
【解析】
根據(jù)題干信息和圖形分析,常氧條件下,HIF-1α蛋白不進入細胞核發(fā)揮作用,而是經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng),最終被降解了;缺氧條件下,HIF-1α蛋白通過核孔進入細胞核與ARNT結(jié)合,進而影響基因(DNA)的表達情況。
(1)氧氣參與有氧呼吸第三階段,發(fā)生在線粒體(內(nèi)膜),線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,增加了膜面積,有利于有氧呼吸第三階段的進行;人體無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,有氧呼吸的產(chǎn)物是水和二氧化碳。
(2)據(jù)圖分析可知,常氧條件下,HIF-1α蛋白經(jīng)過脯氨酰羥化酶的催化發(fā)生了羥基化。
(3)據(jù)圖分析可知,HIF-1α蛋白是通過核孔進入細胞核內(nèi)的;根據(jù)題意分析,HIF-1α蛋白與ARNT結(jié)合形成缺氧誘導(dǎo)因子(HIF),HIF結(jié)合到特定的DNA序列上,促進EPO(促紅細胞生成素)的合成,從而促進紅細胞數(shù)量的增加,攜帶氧氣能力增強。另外,HIF還可促進其他有關(guān)基因的表達,使細胞呼吸第一階段某些酶的含量增加、細胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量增加,這些變化的適應(yīng)意義在于增加糖酵解的酶有利于細胞通過無氧呼吸產(chǎn)生ATP為細胞供能;葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白增加有利于細胞攝入葡萄糖,為細胞呼吸提供能源物質(zhì)。
(4)根據(jù)題意分析,PHD抑制劑治療貧血的作用機理是通過抑制PHD活性抑制HIF-1α的降解,細胞內(nèi)較高水平的HIF-1α促進EPO的產(chǎn)生。此外,在腫瘤微環(huán)境中通常缺氧,上述機制有利于癌細胞大量增殖。
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【題目】當植物體周圍土壤的水肥分布不均勻時,根系總會向水肥多的方向生長,這能說明生物體具有( )
A.遺傳性B.變異性C.應(yīng)激性D.生殖特性
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【題目】微生物在人們的生活生產(chǎn)中無處不在,生物技術(shù)給人們的生活帶來了很大的改變,請回答以下問題
(1)制果酒時,應(yīng)用的菌種為_____________,制果醋時應(yīng)用的菌種為_____________,二者之間最顯著的區(qū)別在于后者____________________________________。
(2)制酒時,應(yīng)先沖洗葡萄,后去枝梗,沖洗的主要目的是__________________。
(3)生產(chǎn)出的葡萄酒呈深紅色,這種有色物質(zhì)來源于_______________。
(4)果酒制作是否成功,需發(fā)酵后用_____________來鑒定,在酸性條件下,該物質(zhì)與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)________色。
(5)如果用葡萄酒來制葡萄醋,請寫出反應(yīng)式:_____________________________________。
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【題目】細胞內(nèi)很多化學(xué)反應(yīng)都是在生物膜上進行的,下圖表示真核細胞中4種生物膜上發(fā)生的化學(xué)變化示意圖,相關(guān)敘述正確的是( )
A. ①上的反應(yīng)存在將氨基酸合成多肽的酶
B. ②是高爾基體膜
C. ③是線粒體內(nèi)膜
D. ④是類囊體膜
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【題目】圖1為物質(zhì)通過細胞膜的轉(zhuǎn)運方式示意圖。在不提供能量的實驗條件下,科學(xué)家比較了生物膜和人工膜(僅由磷脂構(gòu)成)對多種物質(zhì)的通透性,結(jié)果如圖2所示。請回答問題:
(1)圖1中結(jié)構(gòu)甲是______。除載體蛋白外,轉(zhuǎn)運方式③的另一條件是需要[丙] ______。
(2)據(jù)圖2可知生物膜和人工膜對______(填圖2中物質(zhì)名稱)的通透性相同,這些物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運方式為______。
(3)圖2中,、、通過______膜的轉(zhuǎn)運速率存在明顯差異,說明______。
(4)據(jù)圖2分析,H2O通過生物膜的轉(zhuǎn)運方式包括圖1中的______(填序號)。
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【題目】水毛茛是一種水生植物,它的葉生長在水中呈絲狀,長在水面上呈扁片狀,水毛茛葉的這種性狀變異說明( )
A.環(huán)境因素引起基因突變
B.環(huán)境因素引起基因重組
C.環(huán)境因素引起染色體變異
D.表現(xiàn)型是基因型和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果
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【題目】Na+-K+泵是一種特殊的載體蛋白,該載體既可催化ATP水解和合成,又能促進Na+、K+的轉(zhuǎn)運。每消耗1分子ATP,就逆濃度梯度將3分子的Na+泵出細胞外,將2分子K+泵入細胞內(nèi),(如下圖)。下列有關(guān)敘述不正確的是
A.Na+和K+出入細胞是主動運輸?shù)倪^程
B.這一過程可能會造成細胞膜內(nèi)外產(chǎn)生電位差
C.說明細胞膜具有一定的流動性
D.Na+-K+泵是一個可同時反向轉(zhuǎn)運兩種離子的載體蛋白,該過程與細胞膜的選擇透過性無關(guān)
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【題目】科學(xué)家經(jīng)過研究提出了生物膜的“流動鑲嵌模型”.請分析回答下列問題.
(1)在“流動鑲嵌模型”中,構(gòu)成生物膜基本骨架的是_________ ,由于_____分布使生物膜的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不對稱性。
(2)用熒光抗體標記的人﹣鼠細胞融合的實驗過程及結(jié)果如下圖所示。此實驗結(jié)果直接證明了細胞膜中的_____,由此能較好地解釋細胞膜結(jié)構(gòu)上的_____性。
(3)通過其他方法,測得多種細胞膜的化學(xué)成分,如表:
膜的類別 | 蛋白質(zhì)% | 脂質(zhì)(主要是磷脂)% | 糖類% |
變形蟲細胞膜 | 54 | 42 | 4 |
小鼠肝細胞膜 | 44 | 52 | 4 |
人紅細胞膜 | 49 | 43 | 8 |
依據(jù)表數(shù)據(jù),分析構(gòu)成不同細胞的細胞膜在化學(xué)組成上的共同點是___________,主要區(qū)別是____________.
(4)科學(xué)家將膜結(jié)構(gòu)中的磷脂分子提取出來,鋪在水面上,測得磷脂占有面積為S,那么該細胞膜的表面積約為_______________。
(5)有人發(fā)現(xiàn),在一定溫度條件下,細胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面,當溫度上升到一定程度時,細胞膜的磷脂分子有75%排列不整齊,細胞膜厚度變小,而膜的表面積擴大,膜對離子和分子的通透性提高。對上述實驗現(xiàn)象合理的解釋是___________________。
(6)科學(xué)上鑒別活細胞和死細胞,常用“染色排除法“。例如,用臺盼藍染色,死的動物細胞會被染成藍色,而活的動物細胞不著色。死細胞會被染色的原因是細胞死亡后,細胞膜失去了___________的功能。
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【題目】一紅色月季花瓣制成兩組相同的臨時裝片,分別浸潤在甲乙兩種溶液中,測得液泡直徑的變化情況如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是( 。
A.甲溶液中的溶質(zhì)分子在2 min后開始進入細胞
B.甲溶液中細胞體積與液泡體積的變化量相等
C.2~6 min乙溶液中細胞的吸水能力逐漸增大
D.乙溶液的濃度大于甲溶液的濃度
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