2019诺贝尔生理学或医学奖让我们获知细胞适应氧气变化的分子机制。人们对氧感应和氧稳态调控的研究开始于一种糖蛋白激素——促红细胞生成素(EPO),EPO作用机理如图1所示:当氧气缺乏时,肾脏分泌EPO刺激骨髓生成新的红细胞,调控该反应的“开关”是一种蛋白质——缺氧诱导因子(HIF)。研究还发现,正常氧气条件下,细胞内的HIF会被蛋白酶降解,缺氧环境下,HIF会促进缺氧相关基因的表达,使人体细胞适应缺氧环境。回答下列问题。
(1) 据图分析,红细胞数量与EPO的分泌量之间存在______ 调节机制。
(2)人体剧烈运动一段时间后,人体细胞产生HIF______ (填增多或减少),引起缺氧相关基因的表达,这个过程需要的原料有_____________________ 。
(3)青海多巴国家高原体育训练基地海拔2366米,中长跑运动员在比赛前常常到该基地训练一段时间,从氧稳态调控角度分析中长跑运动员前去训练的原因是:该训练基地海拔较高氧气稀薄,刺激运动员__________________________ ,保证比赛时细胞得到足够的氧气和能量供给。
(4)肿瘤的生长需要生成大量的血管以供应营养,肿瘤快速生长使内部缺氧,诱导HIF的合成,从而促进血管生成和肿瘤长大。请据此提出治疗肿瘤的措施:____________________ 。
(1) 据图分析,红细胞数量与EPO的分泌量之间存在
(2)人体剧烈运动一段时间后,人体细胞产生HIF
(3)青海多巴国家高原体育训练基地海拔2366米,中长跑运动员在比赛前常常到该基地训练一段时间,从氧稳态调控角度分析中长跑运动员前去训练的原因是:该训练基地海拔较高氧气稀薄,刺激运动员
(4)肿瘤的生长需要生成大量的血管以供应营养,肿瘤快速生长使内部缺氧,诱导HIF的合成,从而促进血管生成和肿瘤长大。请据此提出治疗肿瘤的措施:
更新时间:2020-03-22 08:42:29
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解题方法
【推荐1】如图为某激素的分泌调节示意图,图中a~c表示腺体,①~③表示相关激素。请回答下列相关问题。
(1)图中c表示_____ ,③只作用于a,表明激素作用方式的特点是_____ 。
(2)若a除了分泌皮质醇参与上图调节过程,则a还可分泌_____ 调节水盐平衡,该激素在调节水盐平衡过程中发挥的作用是_____ 。
(3)从调节方式上看,下丘脑→垂体→靶腺体的过程表示_____ 调节,这种调节方式的意义在于_____ 。
(1)图中c表示
(2)若a除了分泌皮质醇参与上图调节过程,则a还可分泌
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【推荐2】人体维持内环境的相对稳定,对于细胞正常生命活动非常重要。请回答下列有关问题。
(1)人在焦虑、紧张时,在神经的支配下,肾上腺释放的肾上腺素增多,该实例中_____ 是实现神经调节的结构基础。在该结构中,焦虑、紧张会引起神经纤维的某部位处于_____ 状态,进而与邻近未受刺激的部位之间形成_____ ,最终形成动作电位。
(2)通常,新生儿出生后,由于所处环境温度比母体内低,甲状腺激素水平会升高。但当甲状腺激素含量过多时,又会抑制_____ 和下丘脑活动,以维持其内环境含量的稳定。
(3)甲状腺激素的主要作用是_____ (答出两点即可)。
(1)人在焦虑、紧张时,在神经的支配下,肾上腺释放的肾上腺素增多,该实例中
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【推荐3】研究发现,刺激小鼠下丘脑某区域中的GABA能神经元可促进小鼠进食,刺激下丘脑另一区域的谷氨酸能神经元则会减少小鼠对食物的摄取。请回答:
(1)饥饿素是一种由胃分泌的激素,饥饿素由血液流入脑中,可激活下丘脑中的某些GABA能神经元,使摄食中枢兴奋,进而促进小鼠进食。该调节方式为______________________ 。胃饥饿素还可以使下丘脑分泌的___________ 激素减少,使甲状腺激素分泌减少,降低细胞内物质氧化分解速率,进而导致肥胖。下丘脑通过垂体调节甲状腺激素的产生,体现了激素分泌的调节中存在___________ 的特点。
(2)瘦素经由血液流入下丘脑区域,刺激特异性受体,传递饱腹信号。据此信息推测,瘦素受体有可能分布在下丘脑的___________ 能神经元上。
(3)研究发现,给小鼠喂食高脂肪饮食持续两周后,谷氨酸能神经元就变得不够活跃。某研究团队首次发现肥胖小鼠的脑组织中存在基质金属蛋白酶2(MMP-2),该酶可以破坏瘦素受体。请利用不表达MMP-2的突变小鼠和正常小鼠为材料,设计实验验证小鼠体内该酶能破坏瘦素受体,从而导致小鼠肥胖。(瘦素受体检测方法不做要求,请写出实验思路和预期结果)_________________________________ 。
(1)饥饿素是一种由胃分泌的激素,饥饿素由血液流入脑中,可激活下丘脑中的某些GABA能神经元,使摄食中枢兴奋,进而促进小鼠进食。该调节方式为
(2)瘦素经由血液流入下丘脑区域,刺激特异性受体,传递饱腹信号。据此信息推测,瘦素受体有可能分布在下丘脑的
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【推荐1】图1表示某动物细胞中的蛋白质分泌的基本途径与类型,图2为含氮类激素和类固醇类激素的作用原理,据图回答下列问题:
(1)图1中①和⑦表示的生理过程可以发生在细胞的_________________ 中,以满足细胞内生命活动的正常进行。若⑥为RNA聚合酶,则能识别基因的__________________ 。
(2)图1中途径②和⑧分别表示蛋白质转运的非分泌途径和分泌途径。据图分析,决定其不同途径的因素是______________________ 。如果⑧或⑨过程受阻,则会影响溶酶体功能,进而影响细胞生命活动,那么,溶酶体具有的功能为______________________ 。
(3)若激素为抗利尿激素,则其合成和释放的部位分别是______________________ ,该激素在图2中的受体为______________________ (填图中标注),该激素与受体结合后引起的生理效应是______________________ ,该过程体现细胞膜的____________ 功能。
(1)图1中①和⑦表示的生理过程可以发生在细胞的
(2)图1中途径②和⑧分别表示蛋白质转运的非分泌途径和分泌途径。据图分析,决定其不同途径的因素是
(3)若激素为抗利尿激素,则其合成和释放的部位分别是
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【推荐2】人体内的脂肪组织可分为白色脂肪组织(WAT)和褐色脂肪组织(BAT),二者可相互转化。WAT的主要功能是将多余的糖类等以甘油三酯的形式储存起来,BAT则能促进脂肪的水解和氧化分解等以满足机体对额外热量的需求,如图为相关的部分代谢过程。回答下列问题:(1)褐色脂肪组织(BAT)生活的内环境是___ 。据图分析,当瘦素(蛋白质类激素)作用于下丘脑的某些神经细胞时,会引起神经细胞兴奋,由静息电位变为___ ,并通过释放___ 作用于胰岛B细胞,使后者分泌激素Y___ (填“增多”或“减少”)。
(2)甲状腺激素由甲状腺分泌,其化学本质是___ 的衍生物,在BAT细胞中,甲状腺激素促进UCP-1基因表达时的受体位于___ 。据图可知,甲状腺激素可以增加___ 的数量,以促进激素X刺激cAMP对脂肪的水解,cAMP还可促进UCP-1基因指导合成UCP-1蛋白的过程。
(3)研究人员将肥胖小鼠随机均分成三组,给A组小鼠饲喂添加适量瘦素的饲料,B、C两组小鼠饲喂普通饲料,同时给B组小鼠注射适量的瘦素,C组小鼠注射等量生理盐水。一段时间后,比较三组肥胖小鼠的体重变化,发现只有B组大部分小鼠的体重明显减轻了。A组肥胖小鼠体重不变的原因是___ 。B组中大部分小鼠体重减轻的原因是___ 。B组的小部分小鼠体重不变的原因可能是___ 。
(2)甲状腺激素由甲状腺分泌,其化学本质是
(3)研究人员将肥胖小鼠随机均分成三组,给A组小鼠饲喂添加适量瘦素的饲料,B、C两组小鼠饲喂普通饲料,同时给B组小鼠注射适量的瘦素,C组小鼠注射等量生理盐水。一段时间后,比较三组肥胖小鼠的体重变化,发现只有B组大部分小鼠的体重明显减轻了。A组肥胖小鼠体重不变的原因是
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【推荐3】糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病。该疾病会导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管、神经等的慢性损害和功能障碍。如下图所示,①②③分别为糖尿病的三种形成原因。据图分析回答下列问题。
(1)信息分子是一类能携带并传递信息的分子,图中的信息分子有__________ 。细胞甲代表的细胞有__________ ,细胞乙的名称是__________ 。
(2)①导致血糖浓度升高的原因是抗体(Y1)与胰岛B细胞上的受体结合后导致胰岛B细胞对血糖的敏感度降低,胰岛素的分泌量__________ ,组织细胞对血糖__________ 。
(3)根据免疫异常导致的疾病类型判断,①②③三种病因导致的糖尿病都属于__________ 病。
(4)某人表现出糖尿症状,检查发现血糖值确实严重超标,但其血液中胰岛素含量却正常。据图简要分析,最可能的原因是__________ 。
(1)信息分子是一类能携带并传递信息的分子,图中的信息分子有
(2)①导致血糖浓度升高的原因是抗体(Y1)与胰岛B细胞上的受体结合后导致胰岛B细胞对血糖的敏感度降低,胰岛素的分泌量
(3)根据免疫异常导致的疾病类型判断,①②③三种病因导致的糖尿病都属于
(4)某人表现出糖尿症状,检查发现血糖值确实严重超标,但其血液中胰岛素含量却正常。据图简要分析,最可能的原因是
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【推荐1】2019年获得诺贝尔生理学或医学奖的科学家发现,人和大多数动物有两种结合蛋白:HIF—1a和ARNT,氧气充足时 HIF-1a会快速降解,低氧时两者结合形成缺氧诱导因子HIF,HIF进入细胞核后与特定的DNA片段结合,促进EPO基因(促红细胞生成素基因)表达,使机体内红细胞数量增加以适应低氧环境。请回答下列问题:
(1)组成HIF-1a的基本元素有____________ ,合成它的场所是____________ 。
(2)HIF与DNA片段结合后,促进RNA聚合酶与____________ 结合,其产物首先在____________ (填“细胞核”或“细胞质”)里出现。
(3)低氧时,EPO基因表达,促进红细胞生成,红细胞数量增多又会使HIF减少,致使EPO基因表达____________ (填“上升”或“下降”),这种调节机制属于____________ 调节。
(1)组成HIF-1a的基本元素有
(2)HIF与DNA片段结合后,促进RNA聚合酶与
(3)低氧时,EPO基因表达,促进红细胞生成,红细胞数量增多又会使HIF减少,致使EPO基因表达
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【推荐2】随着肿瘤增长超过了其血管供应,它的内部会缺氧,缺氧能够诱导肿瘤细胞产生一种特异性的转录因子(即能激活特定基因表达的蛋白质——HIF-1),进而促进血管生成。科学家为了探究HIF-1的作用,进行了相关实验,结果如下表,分析并回答问题:
(1)由于肿瘤细胞具有_________ 特点,对营养物质和氧气的需求量较大。在实验过程中可以通过_____________ 技术检测HIF-1是否存在,保证实验鼠注入的胚胎干细胞HIF-1基因被成功敲除。
(2)上表结果表明HIF-1可以_____________________ 。
(3)为进一步研究HIF-1作用机理,检测两组鼠血液中血管内皮生长因子(VECF)含量,结果如下表格。
注:VECF是促进血管生成的生长因子
表格中A____________ 鼠;B__________ 鼠。缺氧情况下,HIF-1可以明显促进__________ 合成,进而促进____________ 生成,增加对肿瘤细胞的快速氧供应,进一步促进肿瘤的生长,随肿瘤质量增加,对氧气又有更高的要求,该调节方式称为________________ 。
(4)科学家还从原发性肿瘤中分离出了血管生成抑制素和内皮抑制素,通过实验证明这两种激素都可以抑制血管生成。在肿瘤治疗过程中,当切除原发性肿瘤后往往会导致继发性肿瘤更迅速生长,根据上述资料,分析“继发性肿瘤更迅速生长”的原因可能是机体内
__________________ 含量减少,从而使VECF含量__________ ,进而促进癌细胞周围血管生成。
(1)由于肿瘤细胞具有
(2)上表结果表明HIF-1可以
(3)为进一步研究HIF-1作用机理,检测两组鼠血液中血管内皮生长因子(VECF)含量,结果如下表格。
注:VECF是促进血管生成的生长因子
表格中A
(4)科学家还从原发性肿瘤中分离出了血管生成抑制素和内皮抑制素,通过实验证明这两种激素都可以抑制血管生成。在肿瘤治疗过程中,当切除原发性肿瘤后往往会导致继发性肿瘤更迅速生长,根据上述资料,分析“继发性肿瘤更迅速生长”的原因可能是机体内
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【推荐3】2019年诺贝尔生理学或医学奖授予Kaelin、Ratcliffe和Semenza,以表彰他们革命性地发现让人们理解了细胞在分子水平上感受氧气的基本原理,他们主要是对缺氧诱导因子HIF-1α水平调节机制进行了深入研究。正常氧条件下,HIF-1α会被蛋白酶体降解;缺氧环境下,HIF-1α能促进缺氧相关基因的表达而使细胞适应低氧环境,作用机制如下图所示。请据图回答下列问题:(1)HIF-1α基因的基本骨架为________ ,据图所知HIF-1α被降解所需要的条件有脯氨酸羟化酶、蛋白酶体和________ 。
(2)缺氧条件下,HIF-1α含量会________ ,通过________ (结构)进入细胞核发挥作用。
(3)HIF-1α需在细胞质合成后才能进入细胞核与一系列蛋白因子相互作用并结合在DNA上激活如EPO(促红细胞生成素)和GLUT-1(葡萄糖转运蛋白-1)等基因的表达,ATP为上述过程提供能量。HIF-1α的合成过程是中心法则的生动例子,体现了生命是________ 的统一体。
(4)当人体处于缺氧状态时,促红细胞生成素(EPO)就会增加,刺激骨髓生成新的红细胞,并制造新血管,而红细胞能够运输氧气。据此推测,HIF-1α能够在________ (填“转录”或“翻译”)水平调控EPO基因的表达,促进EPO的合成。转录过程必需的酶是________ ,与翻译相比,转录特有的碱基配对方式为________ ,除mRNA外,参与翻译过程的RNA还有________ 。
(5)当氧气水平较低,肿瘤细胞会开启特定基因发送信号,诱导新生血管生成为其提供新鲜氧气,同时也为癌细胞带来生长和传播所需的营养物质。如果能打破癌细胞的缺氧保护,就有可能抑制癌细胞的生长,甚至杀死癌细胞。结合以上内容,提出治疗癌症的一种新策略:________ 。
(2)缺氧条件下,HIF-1α含量会
(3)HIF-1α需在细胞质合成后才能进入细胞核与一系列蛋白因子相互作用并结合在DNA上激活如EPO(促红细胞生成素)和GLUT-1(葡萄糖转运蛋白-1)等基因的表达,ATP为上述过程提供能量。HIF-1α的合成过程是中心法则的生动例子,体现了生命是
(4)当人体处于缺氧状态时,促红细胞生成素(EPO)就会增加,刺激骨髓生成新的红细胞,并制造新血管,而红细胞能够运输氧气。据此推测,HIF-1α能够在
(5)当氧气水平较低,肿瘤细胞会开启特定基因发送信号,诱导新生血管生成为其提供新鲜氧气,同时也为癌细胞带来生长和传播所需的营养物质。如果能打破癌细胞的缺氧保护,就有可能抑制癌细胞的生长,甚至杀死癌细胞。结合以上内容,提出治疗癌症的一种新策略:
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