【題目】缺氧是神經(jīng)元損傷的常見因素,為探究不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細(xì)胞興奮性的影響,某科研團隊用大鼠的海馬神經(jīng)元進行實驗。
(一)具體方法如下:
(1)海馬神經(jīng)元原代培養(yǎng)。分離大鼠海馬并剪碎,用_________處理后制成細(xì)胞懸液,經(jīng)離心后收集細(xì)胞懸液,置于溫度為37℃的_________內(nèi)培養(yǎng)。
(2)海馬神經(jīng)元電生理記錄。
對照組,用95%O2和5%CO2的混合氣飽和人工腦脊液進行灌流處理并測定神經(jīng)細(xì)胞閾強度。
實驗組:用95%N2和5%CO2的混合氣飽和人工腦脊液進行灌流缺氧處理,分別測定灌流10、15、20、25、30、35、40、45分鐘后的神經(jīng)細(xì)胞閾強度。結(jié)果如下:
(二)根據(jù)上圖閾強度結(jié)果預(yù)測靜息電位的變化趨勢,并在下圖坐標(biāo)系中用曲線表示_________________。
(三)分析與討論:
(1)據(jù)圖分析,在缺氧處理20min時,給予細(xì)胞25pA強度的單個電刺激不能記錄到神經(jīng)沖動的原因是__________。
(2)靜息電位水平是影響細(xì)胞興奮性水平的因素之一。當(dāng)靜息電位由-60mV變?yōu)?/span>-65mV時,神經(jīng)細(xì)胞的興奮性水平_________。用生物學(xué)知識分析缺氧引起神經(jīng)細(xì)胞興奮性改變的可能機制__________。
【答案】胰蛋白酶 CO2培養(yǎng)箱 不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細(xì)胞靜息電位的影響 刺激強度低于閾強度 降低 腦細(xì)胞缺氧導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ATP合成減少,Na+和K+跨膜主動轉(zhuǎn)運受影響,導(dǎo)致細(xì)胞膜兩側(cè)離子梯度無法維持,出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)Na+和細(xì)胞外K+增高,膜電位減小。
【解析】
據(jù)題意可知,實驗?zāi)康臑樘骄坎煌毖鯐r間對中樞神經(jīng)細(xì)胞興奮性的影響,故自變量為缺氧時間。缺氧處理20min,閾強度為30pA以上,所以給予25pA強度的刺激低于閾強度,不能記錄到神經(jīng)沖動。靜息時,K離子外流,膜外電位高于膜內(nèi),表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù);興奮時,Na離子通道開放,Na離子內(nèi)流,膜內(nèi)電位高于膜外,表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正。
(一)(1)海馬神經(jīng)元原代培養(yǎng)時將組織剪碎后用胰蛋白酶處理可制成細(xì)胞懸液,經(jīng)離心后收集細(xì)胞懸液,置于溫度為37℃的CO2培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。
(二)閾強度越大,中樞神經(jīng)細(xì)胞靜息電位值越小,越難產(chǎn)生興奮。根據(jù)上圖閾強度結(jié)果,可以畫出不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細(xì)胞靜息電位的影響曲線圖如下圖所示:
(三)(1)據(jù)圖分析,在缺氧處理20min時,閾強度為30pA以上,所以給予25pA強度的刺激低于閾強度,不能記錄到神經(jīng)沖動。
(2)當(dāng)靜息電位由-60mV變?yōu)?/span>-65mV時,神經(jīng)細(xì)胞的興奮性水平降低。腦細(xì)胞缺氧導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ATP合成減少,Na+和K+跨膜主動轉(zhuǎn)運受影響,導(dǎo)致細(xì)胞膜兩側(cè)離子梯度無法維持,出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)Na+和細(xì)胞外K+增高,膜電位減小,從而引起神經(jīng)細(xì)胞興奮性降低。
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【題目】肝臟是人體代謝最活躍的器官,肝衰竭患者失去肝臟的正常調(diào)節(jié)功能時,極易出現(xiàn)電解質(zhì)紊亂等現(xiàn)象。低鈉血癥(血清鈉鹽低于135mol/L)是肝衰竭的常見現(xiàn)象,患者的下丘腦產(chǎn)生精氨酸加壓素(AVP)過多,與集合管細(xì)胞膜上的AVPV2受體結(jié)合效率提高,導(dǎo)致稀釋性低血鈉和內(nèi)環(huán)境中滲透壓降低。下列相關(guān)敘述不正確的是( )
A.精氨酸加壓素與抗利尿激素在調(diào)節(jié)滲透壓方面表現(xiàn)為協(xié)同關(guān)系
B.內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)保持不變是機體進行正常生命活動的必要條件
C.肝衰竭患者極易發(fā)生低血糖反應(yīng),這是肝細(xì)胞受損引起的
D.若要緩解低鈉血癥,應(yīng)建議患者注意不要長期低鈉飲食
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【題目】苯乙醇是一種具玫瑰氣味的芳香醇作為香料廣泛用于食品、化妝品等領(lǐng)域。酵母菌在酒精發(fā)酵過程中以苯丙氨酸為唯一氮源時能高效合成苯乙醇。請回答下列問題:
(1)為純化酒精發(fā)酵液中的多種酵母菌應(yīng)該用____________滅菌后的____________(填“固體”或“液體”)培養(yǎng)基進行接種。
(2)為篩選具有高效合成苯乙醇的酵母菌,在配制培養(yǎng)基時,應(yīng)選擇____________(填“苯丙氨酸”或“苯丙氨酸+NH4NO3”或“苯丙氨酸+蛋白胨”)作為氮源,不選擇其他兩組的原因是____________。
(3)為研究苯丙氨酸濃度對合成苯乙醇的影響,進行了相關(guān)實驗,實驗結(jié)果如下:
(注:苯乙醇產(chǎn)率是指苯乙醇的物質(zhì)量濃度與苯丙氨酸的物質(zhì)量濃度的百分比)
①該實驗應(yīng)控制在____________(填“有氧”或“無氧”)條件下進行。
②根據(jù)實驗結(jié)果推測,利用篩選出的酵母菌生產(chǎn)苯乙醇時,應(yīng)將苯丙氨酸濃度控制在____________g/L,一是因為在該濃度下____________最高,能充分利用酵母菌的合成能力;二是因為____________。
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【題目】圖1表示的是科學(xué)家獲得iPS細(xì)胞(類似于胚胎干細(xì)胞),再將iPS細(xì)胞轉(zhuǎn)入小鼠乙體內(nèi)培養(yǎng)的過程,圖2表示研究人員利用小鼠(2N=40)獲取單倍體胚胎干細(xì)胞的一種方法,以下分析錯誤的是:
A. 圖1過程中,成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閕PS細(xì)胞,類似于植物組織培養(yǎng)中的脫分化過程
B. 研究人員將iPS細(xì)胞團注射入缺乏T細(xì)胞的小鼠體內(nèi),細(xì)胞團能繼續(xù)生長.由此可推測圖1中iPS細(xì)胞團逐漸退化的原因可能是小鼠乙發(fā)生免疫反應(yīng)造成的
C. 圖2中,研究人員使小鼠丙超數(shù)排卵,再利用SrC12溶液處理后體外培養(yǎng)至④囊胚期,再篩選出單倍體干細(xì)胞
D. 研究發(fā)現(xiàn),單倍體胚胎干細(xì)胞有發(fā)育全能性,該技術(shù)培育的單倍體動物可成為研究顯性基因功能的理想細(xì)胞模型
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【題目】研究發(fā)現(xiàn)一些家族的遺傳性嚴(yán)重肥胖受某常染色體上的M、m基因和另一常染色體上的R、r基因共同控制。黑皮素4受體與促黑素細(xì)胞激素結(jié)合才能維持正常的體重,否則將會出現(xiàn)嚴(yán)重肥胖,作用機理如圖1所示。圖2顯示該家族的嚴(yán)重肥胖遺傳系譜,其中I1是純合體,I2的基因型為mmRr。請據(jù)圖分析并回答問題:
題圖分析,根據(jù)圖中肥胖的機理可知,基因型為M—rr表現(xiàn)正常體重,M—R—、mmR—和mmrr均表現(xiàn)為體重肥胖
(1)M基因和r基因的本質(zhì)區(qū)別是_________,黑皮素4受體的化學(xué)本質(zhì)是_________。
(2)基于圖示機理,Ⅱ4的基因型為_________,控制該性狀的基因遵循________遺傳規(guī)律。
(3)在酶X表達受阻的下列基因型個體中,注射促黑素細(xì)胞激素能緩解甚至治療嚴(yán)重肥胖的有_________。
A.MMRr B.Mmrr C.mmrr D.MMrr
(4)①若Ⅱ5為雜合子,用遺傳圖解表示Ⅱ4-Ⅱ5生出嚴(yán)重肥胖的孩子過程__________。
②Ⅲ7與正常純合子男性婚配,則后代正常的概率是__________。
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【題目】如圖表示某真核生物細(xì)胞中基因表達的過程,下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A.圖中的II過程是從左向右進行的
B.II過程在細(xì)胞質(zhì)進行
C.I過程可形成磷酸二酯鍵,II過程中可形成肽鍵,兩過程都有水的形成
D.一個mRNA結(jié)合多個核糖體可以在短時間內(nèi)合成大量的多肽鏈
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【題目】圖甲是草原生態(tài)系統(tǒng)中常見的能量金字塔,每層中的標(biāo)號各代表一種生物。圖乙代表該生態(tài)系統(tǒng)中部分營養(yǎng)級的能量流動示意圖,其中的字母表示能量值(單位:kJ)。下列相關(guān)敘述錯誤的是:( )
A.②③之間的種間關(guān)系是競爭和捕食
B.兔子與植物之間的能量傳遞效率是c/a
C.f所示能量散失的同時伴隨的碳形式的變化是含碳有機物轉(zhuǎn)變成CO2
D.兔子的能量h流入分解者g
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【題目】“腦彩虹”是一項最新的大腦成像技術(shù),通過熒光蛋白“點亮”大腦內(nèi)的神經(jīng)元,幫助科學(xué)家了解大腦。
(1)Cre酶是該技術(shù)的關(guān)鍵酶,能隨機識別兩個相同的loxP序列,催化如圖1所示的反應(yīng)。
通過Cre-loxP系統(tǒng)敲除基因的基本原理是:Cre酶隨機識別DNA分子上兩個相同的loxP序列并從特定位點切斷DNA雙鏈,切口被重新連接后,保留片段_____,從而實現(xiàn)目標(biāo)基因的敲除。
(2)研究者設(shè)計圖2所示的DNA片段,轉(zhuǎn)人小鼠體內(nèi),獲得僅含一個圖2所示片段的轉(zhuǎn)基因小鼠。
①構(gòu)建基因表達載體時,需用限制酶和_____酶處理三種熒光蛋白基因、兩種loxP序列,將它們與腦組織特異表達啟動子M相連接。
②研究者用顯微注射法將圖2所示表達載體導(dǎo)入小鼠的_____中,得到僅含一個圖2 所示片段的轉(zhuǎn)基因小鼠,再經(jīng)過進一步篩選,獲得純合的轉(zhuǎn)基因小鼠a。
(3)圖2所示序列的兩個loxP1之間或兩個loxP2之間的基因,只會被Cre酶識別并切割一次。為使腦組織細(xì)胞中Cre酶的表達受調(diào)控,研究者將Cre酶基因與啟動子N(由信號分子X開啟)連接,獲得純合轉(zhuǎn)基因小鼠b,將圖3所示純合小鼠a和b雜交,得到F1。
①無信號分子X作用時,F1腦組織和其他組織細(xì)胞的色彩分別是_____。
②有信號分子X作用時,F1:出現(xiàn)“腦彩虹”,請闡述機理:_____。
(4)研究者希望具有更豐富的顏色組合,即在一個細(xì)胞內(nèi)隨機出現(xiàn)兩種或兩種以上顏色疊加,形成更多顏色的“腦彩虹”,請依據(jù)題目信息,寫出設(shè)計思路:_____。
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【題目】Graves。GD)的發(fā)病機制:機體產(chǎn)生抗促甲狀腺激素受體抗體(TRAb),其中一種TRAb的作用酷似促甲狀腺激素(TSH),能結(jié)合并激活TSH受體,甲狀腺被興奮,引起甲亢和甲狀腺腫,因而這種TRAb又稱為TSH受體刺激性抗體(TSAb)。
(1)調(diào)查發(fā)現(xiàn),同卵雙生相繼發(fā)生GD者達30%-60%;異卵雙生僅為3%-9%。由此可推知,GD的發(fā)病可能與______有關(guān)。從免疫學(xué)角度看這種病是一種____疾病。
(2)TSH受體位于_____細(xì)胞膜上。由TSAb引起的甲亢患者血清中的TSH濃度_____(用“低于/高于/等于”作答)健康人。
(3)放射性碘131(131I)治療甲亢的原理是:甲狀腺細(xì)胞具有高度選擇性攝取131I的特性,增生的甲狀腺組織受到131I所發(fā)射的β射線的照射而遭到破壞,使甲亢緩解或治愈。甲狀腺細(xì)胞能高度選擇性攝取131I的根本原因是____。進行131I治療前患者應(yīng)____(用“禁食/大量食用”作答)海帶、紫菜、深海魚油、含碘復(fù)合維生素類等含碘食物。
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