解题方法
1 . 糖尿病是一种危害健康的常见病,可导致多种器官功能损害。Ⅰ型糖尿病主要表现为胰岛素分泌量不足,Ⅱ型糖尿病主要表现为体细胞对胰岛素敏感程度下降。研究表明,用杂粮进行饮食干预具有较好降糖效果。某研究团队利用大鼠探究了荞麦的降糖效果,结果如表所示(注:胰岛素抵抗指数越高,对胰岛素越不敏感;STZ为链脲佐菌素,常用于糖尿病模型鼠的构建;二甲双胍是治疗糖尿病的有效药物)。回答下列问题:
(1)细胞内胰岛素的合成场所是___ 。胰岛素通过与靶细胞上的___ 相互识别并结合,促进靶细胞对葡萄糖的摄取和利用,使血糖浓度降低。
(2)实验中小剂量STZ用于建立___ 型糖尿病的动物模型,由表可以推测临床上用二甲双胍治疗该类糖尿病的机制可能是___ 。
(3)为了比较单一杂粮和复合杂粮的降糖效果,该研究团队拟增加两组实验,处理方式分别为“高脂饲料+小剂量STZ+燕麦粉”(E组)、“___ ”(F组)。实验结果显示,D、E、F组大鼠的空腹血糖和胰岛素抵抗指数均低于B组,但是D、E、F3组间没有明显差异。该结果对治疗糖尿病的启示是___ 。基于上述所有实验结果,你认为该团队可以进一步探究“___ ”的处理方式。
(4)除本题使用的方法外,利用免疫学的知识也可以建立该种糖尿病的动物模型,比如___ (提出一种方案即可)。
组别 | A组 | B组 | C组 | D组 |
处理方式 | 正常饲料 | 高脂饲料+小剂量STZ | 高脂饲料+小剂量STZ+二甲双胍 | 高脂饲料+小剂量STZ+荞麦粉 |
空腹血糖(mmol/L) | 5.2 | 17.3 | 10.2 | 12.4 |
血清胰岛素浓度(mIU/L) | 48.2 | 57.5 | 33.1 | 30.8 |
胰岛素抵抗指数 | 7.9 | 52.3 | 16.1 | 8.1 |
(2)实验中小剂量STZ用于建立
(3)为了比较单一杂粮和复合杂粮的降糖效果,该研究团队拟增加两组实验,处理方式分别为“高脂饲料+小剂量STZ+燕麦粉”(E组)、“
(4)除本题使用的方法外,利用免疫学的知识也可以建立该种糖尿病的动物模型,比如
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2 . 离体叶绿体在光照条件下裂解水,释放出O2并还原电子受体,可将蓝色的氧化剂2,6-二氯靛酚还原为无色,实验中可通过测量OD值来反应水光解的程度,OD值越大,水光解程度越小。研究人员将2,6-二氯靛酚加入菠菜叶离体的叶绿体中,分别测定在不同光照强度、蔗糖浓度下的OD值,实验结果如下图所示。请回答下列问题:(1)获得离体叶绿体的方法是_________ ,叶绿体中的叶绿素可将捕获的光能转化为_______ 中的能量供应暗反应
(2)结合图1实验结果分析,遇阴雨天气时蔬菜大棚人工补光的原因是________ 。若增加光照强度,离体叶绿体光合速率增强,短时间内C3含量_______ ,原因是_______ 。
(3)渗透压对菠菜叶离体叶绿体形态的维持具有重要作用。据图2分析,叶绿体在0.8mol/L蔗糖溶液中,可能出现_______ 的现象,从而使叶绿体的光合作用受到抑制。
(4)综合以上实验分析,农业生产中提高大棚蔬菜产量的措施有__________ (答出一点即可)。
(2)结合图1实验结果分析,遇阴雨天气时蔬菜大棚人工补光的原因是
(3)渗透压对菠菜叶离体叶绿体形态的维持具有重要作用。据图2分析,叶绿体在0.8mol/L蔗糖溶液中,可能出现
(4)综合以上实验分析,农业生产中提高大棚蔬菜产量的措施有
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3 . 宁夏枸杞是著名的耐盐药用植物。为深入了解植物响应盐胁迫的机理,科研人员以宁夏枸杞幼苗为材料,利用四种不同浓度的NaCl溶液进行胁迫试验,收集相关数据,其中测定的叶片细胞相关基因相对表达量及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性结果如图1所示(CLH2、PAO基因分别代表叶绿素酶合成关键基因和叶绿素降解关键基因,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶能催化CO2固定)。回答下列问题:____ 组。
(2)为了研究盐胁迫条件对叶绿体形态及功能的影响,研究人员将不同盐胁迫条件下培养的宁夏枸杞幼苗叶片研磨,通过____________ 法获得的叶绿体加入含有一定量蔗糖的溶液中制成悬液,以保证叶绿体结构的完整。其中蔗糖溶液能使叶绿体结构完整的原理是_______________ 。
(3)盐胁迫过程中枸杞叶片净光合速率随盐胁迫程度增大而逐渐下降。结合图1及光合作用的原理分析:①由于_______________ ,导致参与暗反应的光反应产物减少;②由于__________ ,使固定的CO2减少。
(1)A~D四组中属于对照组的是
(2)为了研究盐胁迫条件对叶绿体形态及功能的影响,研究人员将不同盐胁迫条件下培养的宁夏枸杞幼苗叶片研磨,通过
(3)盐胁迫过程中枸杞叶片净光合速率随盐胁迫程度增大而逐渐下降。结合图1及光合作用的原理分析:①由于
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4 . 脊髓灰质炎病毒是一种单股正链RNA(+RNA)病毒(由RNA和蛋白质组成),能与人体口、咽和肠道等上皮细胞膜上的受体结合,整个病毒通过包膜的形式进入人体细胞。病毒进入人体细胞后的复制途径如图所示。回答下列问题:(1)脊髓灰质炎病毒进入人体细胞的方式为__________ ,当病毒的+RNA进入宿主细胞后,开始合成RNA复制酶,该过程的场所是宿主细胞的_________ (填细胞器)。d过程的碱基互补配对方式与b过程的_________ (填“完全相同”或“不完全相同”)。
(2)人体细胞中的RNA一般以单链的形式存在,当形成双链时,容易被细胞内的酶降解。科研人员发现,脊髓灰质炎病毒在宿主细胞内的增殖主要在囊泡内进行,推测原因可能是_________ 。
(3)实验室常将人体癌细胞用作实验材料,_________ (填“能”或“不能”)利用噬菌体侵染细菌实验的原理和方法,通过用脊髓灰质炎病毒侵染某癌细胞系来探究脊髓灰质炎病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质,其原因是_________ 。
(2)人体细胞中的RNA一般以单链的形式存在,当形成双链时,容易被细胞内的酶降解。科研人员发现,脊髓灰质炎病毒在宿主细胞内的增殖主要在囊泡内进行,推测原因可能是
(3)实验室常将人体癌细胞用作实验材料,
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5 . 高血脂会对人体健康产生严重威胁,多种疾病与血液胆固醇指标过高密切相关。(1)胆固醇分子被特定蛋白质包裹形成低密度脂蛋白(LDL)。如图l,血液中的LDL与细胞膜上受体结合后一起进入细胞,二者在囊泡内_____ ,其中LDL进入溶酶体被降解,胆固醇分子进一步被细胞利用;LDL受体被W蛋白和C蛋白一起回收至细胞膜,使血液中LDL维持在正常水平。
(2)研究发现,PCSK9蛋白在胆固醇代谢中具有一定的调节作用。如图1,PCSK9能够_____ ,进而阻止受体回收至细胞膜,导致血液中LDL量升高。制备抗PCSK9单克隆抗体可有效降低血液中LDL量。
(3)他汀类药物是目前应用最广泛的降血脂药物,主要通过抑制胆固醇合成途径的关键酶发挥作用。利用实验小鼠对他汀类药物与PCSK9单抗联合使用进行研究,实验设计的分组应包括_____ (选择字母序号)。实验结果表明,对于高血脂小鼠,二者联合使用的降血脂效果均好于各自单独使用。
a、正常饲料b、高脂饲料c、正常饲料+他汀类药物d、高脂饲料+他汀类药物e、正常饲料+PCSK9单抗f、高脂饲料+PCSK9单抗g、正常饲料+他汀类药物+ PCSK9单抗h、高脂饲料+他汀类药物+PCSK9单抗
(4)降脂药领域另一个新兴靶点是ASGRcl蛋白,其编码基因的某些突变会降低基因活性,使血液中LDL水平显著降低。LXR蛋白是一类核受体,通过激活相关基因的转录参与胆固醇的运输。为探究二者在调节血脂中的关系,研究人员进行了相关实验,结果如图2。实验结果表明,Asgrl敲除小鼠依赖LXR蛋白将胆固醇外排到胆汁,然后通过粪便从体内排出,从而降低血脂水平。判断依据是_____ 。
(5)综合以上材料,目前降脂药物的设计思路有_____ 。
(2)研究发现,PCSK9蛋白在胆固醇代谢中具有一定的调节作用。如图1,PCSK9能够
(3)他汀类药物是目前应用最广泛的降血脂药物,主要通过抑制胆固醇合成途径的关键酶发挥作用。利用实验小鼠对他汀类药物与PCSK9单抗联合使用进行研究,实验设计的分组应包括
a、正常饲料b、高脂饲料c、正常饲料+他汀类药物d、高脂饲料+他汀类药物e、正常饲料+PCSK9单抗f、高脂饲料+PCSK9单抗g、正常饲料+他汀类药物+ PCSK9单抗h、高脂饲料+他汀类药物+PCSK9单抗
(4)降脂药领域另一个新兴靶点是ASGRcl蛋白,其编码基因的某些突变会降低基因活性,使血液中LDL水平显著降低。LXR蛋白是一类核受体,通过激活相关基因的转录参与胆固醇的运输。为探究二者在调节血脂中的关系,研究人员进行了相关实验,结果如图2。实验结果表明,Asgrl敲除小鼠依赖LXR蛋白将胆固醇外排到胆汁,然后通过粪便从体内排出,从而降低血脂水平。判断依据是
(5)综合以上材料,目前降脂药物的设计思路有
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6 . 科研工作者发现植物的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径外,还包括另一条由交替氧化酶(AOX)主导的途径,AOX呼吸途径有重要的光破坏防御作用。图甲表示叶肉细胞内的细胞呼吸途径及AOX呼吸途径的光破坏防御机制。
(1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等细胞器分离,可以采用的方法是_______ (答1种即可),叶肉细胞中叶绿素主要吸收________ 。
(2)暗反应阶段,NADPH的作用是_______ 。强光环境下,植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以______ 形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。
(3)研究者推测,eATP可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用。为探究eATP对植物光合速率的影响,科研小组用去离子水配制了适宜浓度的eATP溶液,并用其处理菜豆的叶片。一段时间后,测定叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度,结果如图乙所示。________ ,并在相同的条件下培养。根据实验结果,eATP能提高菜豆叶片的净光合速率,原因可能是______ 。
②活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放,NADPH氧化酶是合成ROS的关键酶。科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体,发现净光合速率与对照组基本一致。试推测eATP调节植物光合速率的机制________ 。
注:iATP为细胞内ATP,eATP为细胞外ATP
乙
请回答下列问题:(1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等细胞器分离,可以采用的方法是
(2)暗反应阶段,NADPH的作用是
(3)研究者推测,eATP可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用。为探究eATP对植物光合速率的影响,科研小组用去离子水配制了适宜浓度的eATP溶液,并用其处理菜豆的叶片。一段时间后,测定叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度,结果如图乙所示。
乙
①该实验对照组的处理方式为②活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放,NADPH氧化酶是合成ROS的关键酶。科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体,发现净光合速率与对照组基本一致。试推测eATP调节植物光合速率的机制
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7 . 细胞是生物体结构和功能的基本单位,回答以下与细胞相关的问题:
(1)在连续分裂的细胞中,转录过程发生在____ 期,此过程需要____ 等物质从细胞质进入细胞核。
(2)细胞中线粒体膜和核膜在组成成分都有____ ,二者结构上的主要区别是____ 。
(3)科研人员将正常叶片置于适量的某溶液中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离叶绿体,该实验所用溶液应满足的条件是____ (从pH 和渗透压的角度作答)。
(4)叶绿体类囊体膜上主要有光系统Ⅰ(PSI)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素 b6f蛋白复合体和 ATP 酶复合体四类蛋白复合体,参与光能吸收、传递和转化,电子传递,H+输送及ATP 合成等过程,如图1所示。研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中,人为调整类囊体膜两侧的pH,并适时加入适量的ADP 和Pi,过程如图2所示。一段时间后检测,只有实验组有ATP 产生。由此,可得出的实验结论是____ 。
(1)在连续分裂的细胞中,转录过程发生在
(2)细胞中线粒体膜和核膜在组成成分都有
(3)科研人员将正常叶片置于适量的某溶液中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离叶绿体,该实验所用溶液应满足的条件是
(4)叶绿体类囊体膜上主要有光系统Ⅰ(PSI)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素 b6f蛋白复合体和 ATP 酶复合体四类蛋白复合体,参与光能吸收、传递和转化,电子传递,H+输送及ATP 合成等过程,如图1所示。研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中,人为调整类囊体膜两侧的pH,并适时加入适量的ADP 和Pi,过程如图2所示。一段时间后检测,只有实验组有ATP 产生。由此,可得出的实验结论是
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8 . 在塑料制品生产和使用过程中会产生大量的微塑料(直径小于5mm的含碳有机物),主要种类有聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)等,它们以颗粒等形态释放到环境中,影响动植物生长及人类健康。图1为某地区微塑料的迁移示意图。(1)图中土壤微塑料进入植物的途径有根系吸收和_____ 。微塑料进入生物群落后,微塑料对人类的影响比对其他生物更严重,其原因是____ 。
(2)微塑料能影响土壤微生物群落和功能,表为PE对土壤微生物的影响,图2为放线菌降解PE的模式图。
“+”促进;“-”抑制;“=”无影响
①据表推测,该地区被微塑料污染后,表中的_______ 可能逐渐成为优势类群,这种群落的演替称为____ (初生/次生)演替。该微生物类群成为优势类群的原因可能是_____ 。
②据图2分析,下列编号的细胞结构或物质中,参与胞外酶的合成和分泌的有______ 。(编号选填)
a、细胞膜 b、溶酶体 c、核糖体 d、内质网 e、高尔基体 f、DNA
(3)土壤中部分微生物可降解微塑料,并会在其周围形成新的微生物群落。该群落与________ 相互作用可形成微型生态系统(也称为塑料圈),塑料圈能量的主要来源是_______ 。塑料圈不能长期持续,其原因是_____ 。微塑料进入土壤后,土壤生态系统短期内未受到显著影响,说明生态系统具有_______ 能力。
(4)微塑料是一种持久性污染物,覆盖在土壤生物表面时会导致其无法正常呼吸,与其他有毒物质结合会毒害土壤生物,故对土壤生态系统具有严重的危害。某生物兴趣小组欲通过实验分析微塑料对土壤理化性质以及对土壤中动物、植物、微生物的丰富度的影响,则对照组的实验材料是______ ,实验组的材料是________ 。
(2)微塑料能影响土壤微生物群落和功能,表为PE对土壤微生物的影响,图2为放线菌降解PE的模式图。
土壤微生物群落 | 碳利用率 | 丰富度 | 多样性 |
放线菌 | +++ | ++ | ++ |
细菌 | + | - | - |
真菌 | ++ | ++ | - |
病毒 | = | = | = |
①据表推测,该地区被微塑料污染后,表中的
②据图2分析,下列编号的细胞结构或物质中,参与胞外酶的合成和分泌的有
a、细胞膜 b、溶酶体 c、核糖体 d、内质网 e、高尔基体 f、DNA
(3)土壤中部分微生物可降解微塑料,并会在其周围形成新的微生物群落。该群落与
(4)微塑料是一种持久性污染物,覆盖在土壤生物表面时会导致其无法正常呼吸,与其他有毒物质结合会毒害土壤生物,故对土壤生态系统具有严重的危害。某生物兴趣小组欲通过实验分析微塑料对土壤理化性质以及对土壤中动物、植物、微生物的丰富度的影响,则对照组的实验材料是
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9 . Cox10基因功能缺失导致线粒体功能异常,进而诱发小鼠患心肌病,随病程发展会导致小鼠死亡。
(1)线粒体是________ 的主要场所,产生的ATP用以维持心脏功能。
(2)Omal蛋白可以调节线粒体功能。为研究Omal蛋白和Cox10蛋白的关系,科研人员敲除小鼠相关基因、统计其生存率,结果如图1。双敲除组生存率___________ Cox10基因单敲除组和WT组,说明Omal蛋白可以_________ 由Cox10蛋白功能异常导致的线粒体心肌病的发病进程。(3)活化的Om al蛋白可将长链Opal(-Opal)切割成短链(s-Opal),诱导线粒体融合,进而发挥作用。根据图2结果分析,___________ 组和__________ 组长链和短链Opal蛋白含量无显著差异,说明正常条件下Omal蛋白的活性很低;Cox10蛋白功能异常时可激活Omal蛋白的依据是 __________ 。
(1)线粒体是
(2)Omal蛋白可以调节线粒体功能。为研究Omal蛋白和Cox10蛋白的关系,科研人员敲除小鼠相关基因、统计其生存率,结果如图1。双敲除组生存率
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10 . 学习以下材料,回答(1)~(4)题。
溶酶体快速修复机制
溶酶体是细胞的“消化车间”,内含多种水解酶。研究发现溶酶体还具有参与细胞免疫、清除受损细胞组分等功能。溶酶体损伤是许多疾病的标志,尤其像阿尔茨海默病等神经退行性疾病。为此,科研人员对溶酶体修复机制进行了探索。
溶酶体膜通透化(LMP)是溶酶体损伤的重要标志,严重的LMP会引发溶酶体自噬。研究者利用生物素标记,通过蛋白质组学方法筛选溶酶体受损后膜表面特异性富集的蛋白质,来研究与溶酶体损伤修复相关的蛋白,并弄清了溶酶体损伤的快速修复机制,即PITT途径(如图1)。一般的情况下,内质网和溶酶体几乎不接触,而当溶酶体发生膜损伤时,外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶,从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体,并介导PS转移进溶酶体。与此同时,PI4P还可以招募OSBP,将胆固醇转运到受损溶酶体。胆固醇含量升高可以提高溶酶体膜的稳定性。而PS的积累会激活ATG2将大量脂质运送到溶酶体,修复溶酶体膜。
研究表明PITT途径的关键酶缺失,会导致严重的神经退行性疾病和早衰,该途径的发现为我们研究与溶酶体功能障碍相关的衰老和疾病提供了新思路。______ 。当溶酶体受损时,内质网将其包裹,体现了内质网膜具有______ 的结构特点。
(2)为筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白,将生物素连接酶T靶向连接在溶酶体表面,再用物质L引发溶酶体损伤,实验组处理如图2。对照组步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的处理分别为______ (选填选项前的字母)。选择______ 的蛋白质作为候选蛋白。
a.+生物素 b.+L c.不处理
(3)研究人员利用红色荧光标记溶酶体,利用绿色荧光标记内质网,通过显微镜观察溶酶体与内质网的作用情况(图3),根据文中信息预期3、4组荧光的结果(“A”或“B”)填入表格。
_________ 。
溶酶体快速修复机制
溶酶体是细胞的“消化车间”,内含多种水解酶。研究发现溶酶体还具有参与细胞免疫、清除受损细胞组分等功能。溶酶体损伤是许多疾病的标志,尤其像阿尔茨海默病等神经退行性疾病。为此,科研人员对溶酶体修复机制进行了探索。
溶酶体膜通透化(LMP)是溶酶体损伤的重要标志,严重的LMP会引发溶酶体自噬。研究者利用生物素标记,通过蛋白质组学方法筛选溶酶体受损后膜表面特异性富集的蛋白质,来研究与溶酶体损伤修复相关的蛋白,并弄清了溶酶体损伤的快速修复机制,即PITT途径(如图1)。一般的情况下,内质网和溶酶体几乎不接触,而当溶酶体发生膜损伤时,外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶,从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体,并介导PS转移进溶酶体。与此同时,PI4P还可以招募OSBP,将胆固醇转运到受损溶酶体。胆固醇含量升高可以提高溶酶体膜的稳定性。而PS的积累会激活ATG2将大量脂质运送到溶酶体,修复溶酶体膜。
研究表明PITT途径的关键酶缺失,会导致严重的神经退行性疾病和早衰,该途径的发现为我们研究与溶酶体功能障碍相关的衰老和疾病提供了新思路。
(1)真核细胞中的膜结构共同构成了
(2)为筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白,将生物素连接酶T靶向连接在溶酶体表面,再用物质L引发溶酶体损伤,实验组处理如图2。对照组步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的处理分别为
a.+生物素 b.+L c.不处理
注:生物素连接酶T可将临近的蛋白质标记上生物素
(3)研究人员利用红色荧光标记溶酶体,利用绿色荧光标记内质网,通过显微镜观察溶酶体与内质网的作用情况(图3),根据文中信息预期3、4组荧光的结果(“A”或“B”)填入表格。
分组 | 材料 | 处理 | 结果 |
1 | 正常细胞 | 不处理 | A |
2 | 正常细胞 | +L | B |
3 | 敲除PI4K2A基因细胞 | 不处理 | ① |
4 | 敲除PI4K2A基因细胞 | +L | ② |
(4)根据本文信息,在答题卡上完善溶酶体修复的PITT途径
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