【題目】閱讀題:閱讀下面資料,回答問(wèn)題。

資料1:高山適應(yīng)

在海拔5500米高度,一個(gè)人完成運(yùn)動(dòng)的能力只有他在海平面的50%,經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的適應(yīng)后可提高到68%。在3800米左右的高度,氣壓從海平面的760毫米汞柱,下降到480毫米汞柱,空氣中氧分壓則從159毫米汞柱降到100毫米汞柱。氧分壓下降引起肺泡氣氧分壓隨之下降,輸送到血液中的氧減少,引起呼吸頻率增加,將更多的空氣吸入肺;心率和心輸出量增加以加大經(jīng)過(guò)肺和身體的動(dòng)脈血流量。

當(dāng)人處于高海拔時(shí),腎臟中有專門的細(xì)胞能夠感受血液中氧氣水平的變化,缺氧導(dǎo)致腎臟中的促紅細(xì)胞生成素(EPO)轉(zhuǎn)錄表達(dá)增加,從而制造和釋放促紅細(xì)胞生成素(EPO)。EPO可以激活骨髓中的紅細(xì)胞合成。紅細(xì)胞濃度增加能夠幫助我們適應(yīng)于更低的氧氣分壓。身體逐步增加紅細(xì)胞和血紅蛋白的生成,改善血液運(yùn)送氧的能力。

下圖是10名登山隊(duì)員(24-38歲)在中尼邊境攀登過(guò)程中平均紅細(xì)胞計(jì)數(shù)和血紅蛋白水平與平均夜?fàn)I高度的關(guān)系。

問(wèn)題:(1)請(qǐng)根據(jù)上述資料分析人體面對(duì)環(huán)境中低氧條件是如何進(jìn)行調(diào)節(jié)的?(回答不要超過(guò)100字)________________________ 。

2)為什么紅細(xì)胞和血紅蛋白的濃度的增加需要很長(zhǎng)時(shí)間(1-2個(gè)月)?(不超過(guò)100字)____________________________________ 。

資料2:細(xì)胞是如何感知低氧環(huán)境的

2019年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了小威廉·G·凱林、彼得·J·拉特克利夫爵士和格雷格·塞門扎。獎(jiǎng)勵(lì)他們發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞感知和適應(yīng)氧氣變化(oxygen availability)的機(jī)制。

彼得·J·L·拉特克利夫研究造血生長(zhǎng)因子——促紅細(xì)胞生成素(EPO),這種物質(zhì)由腎臟的某些細(xì)胞分泌,促進(jìn)紅細(xì)胞生成,是對(duì)血氧水平下降的響應(yīng)機(jī)制。

格雷格·L·塞門扎發(fā)現(xiàn),細(xì)胞內(nèi)存在一種缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)。在缺氧的環(huán)境下,HIF-1α能夠結(jié)合ARNT,激活特定基因表達(dá),如EPO(促紅細(xì)胞生成素)合成基因、VEGF(血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子)基因,而控制HIF的開(kāi)關(guān)就是氧氣濃度。

小威廉·G·凱林了解到了一種叫做希佩爾-林道綜合征(von Hippel-Lindau disease)的遺傳疾病。這種疾病的患者會(huì)在腎臟,腎上腺、胰腺以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等位置生出腫瘤。小威廉注意到,這些腫瘤都生長(zhǎng)在血管豐富的部位,而且它們會(huì)分泌促紅細(xì)胞生成素(EPO),刺激紅細(xì)胞的產(chǎn)生。這些特點(diǎn)都表明,氧氣可能在它們的生長(zhǎng)中起到了關(guān)鍵作用。后來(lái),人們了解到,希佩爾-林道綜合征是由VHL抑癌基因突變所致。正常情況下,基因編碼VHL蛋白。 VHL蛋白通過(guò)參與缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)的標(biāo)記而抑制它。在氧氣充足的情況下,細(xì)胞內(nèi)羥化酶的效率會(huì)有所增加,使HIF蛋白獲得一個(gè)羥基,而VHL能夠識(shí)別這個(gè)羥基從而與HIF(缺氧誘導(dǎo)因子)結(jié)合,讓它降解。如果氧氣不足,則 HIF 的羥基化程度降低,因此無(wú)法正常被 VHL 蛋白標(biāo)記,從而啟動(dòng)血管的生長(zhǎng)。

他們揭示的細(xì)胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機(jī)制可以用下圖概括。

3)請(qǐng)根據(jù)資料用概念圖解的形式表達(dá)細(xì)胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機(jī)制______________。

4)對(duì)細(xì)胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機(jī)制的探索,為治療貧血、癌癥等疾病提供了治療思路,請(qǐng)?jiān)谶@兩種病中任選一種加以明_________________________________________。(不超過(guò)100字)

【答案】人體面對(duì)低氧環(huán)境是通過(guò)神經(jīng)、體液共同調(diào)節(jié)的。通過(guò)神經(jīng)調(diào)節(jié)加快心跳和呼吸頻率以增加運(yùn)氧效率,同時(shí)同過(guò)體液調(diào)節(jié)釋放促紅細(xì)胞生成素以增加紅細(xì)胞數(shù)量,增加運(yùn)氧能力。 缺氧導(dǎo)致腎臟相關(guān)細(xì)胞的EPO基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá),分泌EPO,激素EPO通過(guò)體液運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞(骨髓造血干細(xì)胞),引起細(xì)胞內(nèi)相關(guān)基因的表達(dá),調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝,產(chǎn)生生理效應(yīng)需要時(shí)間。 針對(duì)貧血:通過(guò)調(diào)控HIF-1通路,促進(jìn)紅細(xì)胞的生成,就有望治療貧血。針對(duì)癌癥,開(kāi)發(fā)藥物抑制HIF-1α的活性,不使相關(guān)基因表達(dá),使癌細(xì)胞缺氧。

腎癌患者的VHL基因往往會(huì)出現(xiàn)突變,導(dǎo)致人體內(nèi)產(chǎn)生過(guò)量的VEGF(血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子),而這又會(huì)促進(jìn)血管和紅細(xì)胞的生成;谶@一原理,也可以針對(duì)VEGF這一靶點(diǎn)開(kāi)始研發(fā)新藥,抑制VEGF因子的活性。

【解析】

本題打破了以往生物試題的出題思路,給出了大量的閱讀資料,需要學(xué)生從大量的文字中提取有效信息,并且以簡(jiǎn)明扼要的話來(lái)解釋資料中出現(xiàn)的某個(gè)現(xiàn)象或疾病,對(duì)學(xué)生的要求較高。

1)人體面對(duì)低氧環(huán)境是通過(guò)神經(jīng)、體液共同調(diào)節(jié)的。通過(guò)神經(jīng)調(diào)節(jié)加快心跳和呼吸頻率以增加運(yùn)氧效率,同時(shí)同過(guò)體液調(diào)節(jié)釋放促紅細(xì)胞生成素以增加紅細(xì)胞數(shù)量,增加運(yùn)氧能力。

2)紅細(xì)胞和血紅蛋白的濃度的增加需要很長(zhǎng)時(shí)間(1-2個(gè)月),因?yàn)槿毖鯇?dǎo)致腎臟相關(guān)細(xì)胞的EPO基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá),分泌EPO,激素EPO通過(guò)體液運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞(骨髓造血干細(xì)胞),引起細(xì)胞內(nèi)相關(guān)基因的表達(dá),調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝,產(chǎn)生生理效應(yīng)需要時(shí)間。

3)根據(jù)資料描述細(xì)胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機(jī)制為:

4)對(duì)細(xì)胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機(jī)制的探索,為治療貧血、癌癥等疾病提供了治療思路。針對(duì)貧血:通過(guò)調(diào)控HIF-1通路,促進(jìn)紅細(xì)胞的生成,就有望治療貧血。針對(duì)癌癥,開(kāi)發(fā)藥物抑制HIF-1α的活性,不使相關(guān)基因表達(dá),使癌細(xì)胞缺氧。

腎癌患者的VHL基因往往會(huì)出現(xiàn)突變,導(dǎo)致人體內(nèi)產(chǎn)生過(guò)量的VEGF(血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子),而這又會(huì)促進(jìn)血管和紅細(xì)胞的生成。基于這一原理,也可以針對(duì)VEGF這一靶點(diǎn)開(kāi)始研發(fā)新藥,抑制VEGF因子的活性。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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假說(shuō) 1:假設(shè)基因在 Y 染色體上,X 染色體上沒(méi)有它的等位基因;

假說(shuō) 2:假設(shè)基因在 X 染色體上,Y 染色體上沒(méi)有它的等位基因;

假說(shuō) 3:假設(shè)基因在 X Y 染色體上都有。

請(qǐng)回答:

1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,__________紅眼白眼)是顯性性狀,果蠅的紅眼和白眼這一對(duì)相對(duì)性狀__________)遵循基因分離定律。

2)能解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的假說(shuō)是________________。為了進(jìn)一步確定上述假說(shuō)哪個(gè)是正確,摩爾根又設(shè)計(jì)了 3 組測(cè)交實(shí)驗(yàn): F2 雌蠅與白眼雄蠅做單對(duì)交配;用白眼雌蠅與野生型純合紅眼雄蠅交配;用白眼雌蠅和白眼雄蠅交配。

、請(qǐng)寫(xiě)出針對(duì)上述 3 組測(cè)交實(shí)驗(yàn)假說(shuō) 3 預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

_______________________________________

____;

____。

、你認(rèn)為 3 組實(shí)驗(yàn)中,最關(guān)鍵的是實(shí)驗(yàn)________,為什么?___________

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B.田鼠種群數(shù)量在bd之間經(jīng)歷了先上升后下降

C.該田鼠種群增長(zhǎng)為“J”型增長(zhǎng),c點(diǎn)時(shí)種群密度最小

D.由圖可知,a、b兩點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的種群自然增長(zhǎng)率相等

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B. 乙病的遺傳方式是常染色體隱性遺傳

C. 5的基因型為aaXDXd

D. 10為純合體的概率是1/6

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