人体的免疫应答过程和免疫应答水平必须适应免疫防御和维持体内稳态的需要,这要通过精确的免疫调节来实现。请回答下列问题:
(1)大多数病原体进入人体,经过____________细胞内____________中的酶处理,暴露出这种病原体特有的抗原。机体中某些物质可与抗原竞争免疫细胞表面的受体,但这些物质与受体结合后不能引起免疫应答,由此可以推断抗原的____________可以影响免疫应答的强度。
(2)抗体主要存在于____________中。为验证已存在的抗体会对同种抗体的产生有抑制作用,研究人员用家兔进行了以下实验。
A组处理:注射抗原。
B组处理:注射等量同种抗原,约50 d后,抽出部分血液
同时补充等量____________(填“含同种抗原的血液”或“不含抗原的血液”)。
每日测定家兔体内相应的抗体浓度,结果如下。
由上述实验可以证明已存在的抗体会对同种抗体的产生有抑制作用,可能的原因是B细胞表面存在____________,使一定条件下抗体可以与B细胞结合,从而抑制B细胞的功能,导致抗体分泌减少。这种抗体分泌的调节属于____________调节机制。人体内还有一种抗体调节的方式,当体内抗体浓度升高时,通过____________结合,使得与B细胞结合的抗原减少,导致抗体分泌量也下降。
(3)通过抗原和抗体等的共同调节,免疫系统得以正常运作。如果调节异常,淋巴细胞可能会____________,从而导致淋巴瘤(一种恶性肿瘤)的发生。
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甲型流感病毒(IAV)是一种会感染人和动物并引发严重呼吸道疾病的病毒。为寻找防控IAV的新思路,科研人员以小鼠为实验对象,研究了高脂肪低糖类(KD)的饮食对抵御IAV感染的效果。请回答问题:
(1)免疫系统由____________________________________________组成。除防卫功能外,免疫系统还具有________________功能。
(2)IAV必须在__________内增殖,侵入人体后,一部分能被吞噬细胞吞噬,这属于免疫防卫的第_______道防线。
(3)研究人员用不同的饲料喂养小鼠,7天后再用一定浓度的IAV感染小鼠。统计小鼠的生存率,以及效应T细胞和yT细胞(一种新型T细胞)的相对数量,结果并别如图1和图2所示。
①实验组小鼠应用__________饲料饲喂。
②分析图1结果显示,IAV感染3天后,______________________________,说明实验组饮食方案可以增强小鼠抵御IAV感染的能力。
③由图2结果,研究人员推测,γT细胞在KD饮食增强小鼠抵御IAV感染能力方面发挥主要作用,依据是__________________________________________________。
(4)研究发现,A基因是决定γT细胞分化成功的关键基因,为了验证上述推测,科研人员构建了A基因敲除小鼠,请写出简要的设计思路及预期结果____________________。
(5)小鼠肺部粘液能捕获病毒,抵御感染。科研人员发现,(3)中实验组小鼠肺部粘液生成细胞数目高于对照组,而KD饮食的A基因敲除小鼠的检测结果与(3)的对照组无显著差异。综合上述实验结果,推测KD饮食增强小鼠抵御IAV感染的机理是__________________。
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基因R、r位于X染色体上,分别控制果蝇的红眼与白眼这一相对性状。摩尔根的学生用白眼雌果蝇(XrXr)与红眼雄果蝇交配(XRY),发现子一代雌果蝇均为红眼,雄果蝇均为白眼,但也发现了少数染色体异常的果蝇,如白眼雌果蝇(性染色体组成为XXY)或红眼雄果蝇(性染色体组成为XO)。请分析回答如下问题:
(1)该实验中选用的亲本组合使子代表现型与性别有关,请写出另一组使子代表现型与性别有关的亲本组合的基因型:_______。
(2)摩尔根的学生实验中,少数例外的白眼雌果蝇和红眼雄果蝇的基因型分别为________,例外果蝇出现的原因是亲代_____(雌/雄)果蝇减数分裂的过程中出现异常,具体原因是_____。
(3)B、b位于常染色体上,分别控制着长翅与残翅这对性状,现有一对长翅红眼雌、雄果蝇相互交配得到的F1的表现型及比例如图所示(没有发生基因突变及染色体变异)。请回答:
根据F1的表现型可推知:亲代雌果蝇的基因型为__________,统计F1各种表现型的比例可推知存在致死现象,请推测F1中致死个体的基因型可能为__________。
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小球藻是一种单细胞的绿藻,它是生物实验室中一种重要的实验植物。美国科学家卡尔文等用小球藻作实验材料,发现了有关植物光合作用的“卡尔文循环”,卡尔文因此获得了1961年诺贝尔化学奖。如图为卡尔文循环反应示意图。回答下列问题:
(1)由图可知,卡尔文循环可分为三个阶段:CO2的摄取期(羧化阶段)、碳还原期和RuBP再生期,结合所学的知识分析,其中属于暗反应中CO2的固定阶段的是图中的CO2的摄取期,这一步反应的意义是把原本并不活泼的___________分子活化;属于暗反应中C3的还原阶段的是图中的___________,该阶段所需的ATP和NADPH来自___________。
(2)如图是研究人员通过实验得出的温度对草莓光合作用的影响(以测定的放氧速率为指标)。据图分析回答:
①由图可知,适合草莓生长的最适温度是___________。该温度___________(填“是”或“不是”或“不一定是”)草莓光合作用的最适温度,原因是______________________。
②实验测得,40℃培养条件下草莓叶肉细胞间隙的CO2浓度高于35℃培养条件下,分析主要原因是___________。
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人和哺乳动物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),二者可以相互转化。WAT的主要功能是将多余的糖等能源物质以甘油三酯的形式储存起来。BAT则专门用于分解脂质等以满足额外的热量需求。研究人员对小鼠BAT代谢进行了相关研究。
(1)图1是小鼠WAT和BAT细胞结构模式图。从结构和功能相适应的角度分析,WAT转化为BAT之后产热效率提高的原因:______。
(2)雌激素相关受体γ(ERRγ)与BAT代谢密切相关。科研人员利用无活性DNA片段构建重组DNA,导入野生型小鼠(WT)______细胞,使其插入ERRγ基因内部,导致ERRγ基因发生______,获得ERRγ基因缺陷小鼠(KO)。将两种小鼠同时暴露在4℃冷环境中进行实验,结果如图2。在第______小时ERRγKO小鼠全部死亡。结果说明ERRγ与抵抗寒冷关系密切。
(3)检测两种小鼠在4℃冷环境中体内BAT和WAT的数量,计算其比值(BAT/WAT),结果如图3,由此可推测______。
(4)进一步测定两组小鼠BAT细胞代谢水平,结果如图4。据图可知, KO小鼠和WT小鼠的BAT细胞氧化分解等量能源物质所产生ATP比值为______。同时利用分子生物学技术检测发现,KO小鼠的UCP-1基因表达量显著低于WT小鼠,科学家最终将UCP-1蛋白定位在线粒体内膜上。结合图4结果推测,UCP-1蛋白的作用是______。
(5)综上研究可知,ERRγ在相关激素的调节下,通过______过程使小鼠适应寒冷环境。
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哺乳动物血液中CO2含量变化能够作用于神经系统,调节呼吸运动的频率和强度,20世纪初,人们认为该反射过程的CO2感受器可能位于脑部或躯体的动脉管壁上。科研人员为了研究该反射过程的感受器是否位于躯体的动脉管壁上,开展了实验。
(要求与说明:补充完善实验思路,具体操作过程不作要求,实验条件适宜;人工呼吸机是一种辅助呼吸的装置,可通过调整有关参数,控制血氧浓度;颈动脉和颈静脉切断后靠近大脑一端设为B端,靠近心脏一端设为H端)
(1)实验思路:
①将甲狗连接头部与躯干的颈动脉和颈静脉切断,保留由动脉传向脑的传入神经。
②将甲狗切断的颈动脉和颈静脉一端分别与乙狗相应血管相连,另一端封闭。
③保持乙狗处于呼吸正常平稳状态,甲狗躯干的呼吸运动由人工呼吸机维持和控制。
④______________。
(2)分析与讨论
实验过程中,甲狗切断后的颈动脉和颈静脉的______________(B/H)端与乙狗相应血管相连,保持乙狗呼吸处于正常平稳状态的目的是保证甲狗脑部血液中______________含量的稳定。
(3)哺乳动物因剧烈运动产生的______________等酸性物质能与血浆中HCO3-反应,使血液中CO2含量升高,CO2浓度变化可以使特定的感受器兴奋,该过程有关的信号变化是______________,这种维持内环境pH稳态的过程是在______________调节下,主要通过呼吸系统和______________系统等系统的协调活动来实现的。
(4)CO2感受器本质上是传入神经末梢,已知CO2感受器的静息电位为-70mV,动作电位峰值为40mV。若将该感受器及神经完整剥离后置于生理溶液中,在0至一定浓度范围内调节溶液中CO2含量,测量并记录各CO2浓度下的膜电位峰值。请预测测量结果并用坐标曲线图形式表示__________________。
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植物内的过氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究甘蓝梗中是否存在过氧化物酶,设计实验如下表。请回答:
试管编号 | 1%焦性没食子酸/mL | 2%H2O2/mL | 缓冲液/mL | 甘蓝梗提取液/mL | 煮沸冷却后的甘蓝梗提取液/mL |
1 | 2 | 2 | 2 | - | - |
2 | 2 | 2 | - | 2 | - |
3 | 2 | 2 | - | - | 2 |
(1)1、2号试管中,_________试管是对照组,该实验的自变量是_______________。
(2)若2号试管显橙红色,并不能证明甘蓝梗中存在过氧化物酶,你的改进措施是_____________。
(3)若3号试管不显橙红色,推测其原因是________________。
(4)已知白菜梗内也含过氧化物酶,如何通过实验检测过氧化物酶的化学本质,并比较甘蓝梗和白菜梗内过氧化物酶的含量多少(假设两种植物提取液中只含过氧化物酶)。请简述设计思路:_______________。
(5)经测定,相同条件下,两种植物提取液中过氧化物酶的活性不同,从其分子结构分析,原因可能是_________________________。
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人体肠道中定居着很多细菌,构成肠道菌群,肠道菌群对人体健康影响非常广泛。科研人员利用小鼠对肠道菌群与白血病之间的关系进行了研究。
(1)从生命系统层次角度看,肠道菌群属于_____。
(2)研究发现,T 基因敲除会导致小鼠出现一种白血病,表现为单核细胞数量增加现象(简称 PMP)。科研人员将如图所示的四组小鼠连续培养 40 周 测定得到图示的结果。
①单核细胞是血液中最大的白细胞,是由骨髓中的_____ 细胞分裂、分化而来。
②依据实验结果推测______________。
③脾脏是小鼠体内最大的免疫器官,多种免疫细胞定居于此。进一步研究发现 T 基因敲除小鼠的脾脏中存在肠道菌群,而野生型不存在。据此推测 T 基因敲除导致肠道屏障出现缺陷,_____。
(3)已有研究表明,免疫细胞产生的一种炎症因子 IL-6,往往会导致 PMP。科研人员假设:“进入内环境的肠道细菌通过诱导免疫细胞产生 IL-6,引起 T 基因敲除小鼠产生 PMP”。 为验证该假设,某小组设计了用抗生素清除肠道细菌的研究方案(如下表),请评价该方案并加以完善。
组别 | 研究对象 | 抗生素处理 | 检测指标 |
Ⅰ | 野生型小鼠 | 无 | IL-6 含量 |
Ⅱ | T 基因敲除小鼠 | 有 |
__________________
(4)当肠道菌群平衡被打破时,免疫系统功能改变,便会引发白血病,对机体造成不可逆损伤。根据这一研究结果,某宣传公众号刊出题为“惊人发现,肠道细菌可导致白血病!” 的文章,你认为这一题目是否误导公众?请你拿起科学武器做出点评__________________(限 100 字以内)。
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科研人员以马铃薯为材料研究膜蛋白S在植物体内糖类物质运输及分配中的作用。
(1)CO2 在叶肉细胞的________中形成三碳化合物,经过一系列过程转化为淀粉储存或以蔗糖形式运输至其他非光合器官利用。因此,叶片是光合产物的“源”,而_________ 等器官被看作是“库”。
(2)科研人员从马铃薯细胞中提取RNA,经_____,利用PCR技术扩增得到蛋白S 基因。将蛋白S基因与载体反向连接,导入马铃薯体细胞,再利用__________________技术,得到蛋白S低表达或不表达的转基因植株。测定野生型和转基因植株的块茎重量和成熟叶片中糖类含量,得到下图所示结果。
与野生型植株相比较,转基因植株的几项生理指标变化的原因是_____。
(3)研究发现,叶片合成的糖类经过韧皮部运输至块茎,韧皮部细胞膜上有蛋白S。 为了验证蛋白S的功能,科研人员获得蛋白S基因过表达的韧皮部细胞进行研究。
①将蛋白S基因过表达的韧皮部细胞置于一定浓度的14C标记的蔗糖缓冲液中,一段时间 后,韧皮部细胞内的放射性强度快速升高,并且显著高于蛋白S基因正常表达的细胞。据此推测________。
②科研人员进一步推测,蛋白S转运糖的过程是利用H+的浓度差跨膜转运过程,请写出 验证该推测的研究思路:________。
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迁移体是近年来新发现的细胞器,科研人员对其功能进行了研究。
(1)人们发现,细胞迁移离开初始位置时,会留下一些单层膜结构,聚集成囊泡状的 迁移体,这个过程体现了生物膜具有一定的______性。其他细胞经过该位置时,迁移体 与细胞融合,迁移体内的信号分子传递给经过该位置的细胞,从而实现细胞间的________。
(2)近期研究发现,在斑马鱼早期胚胎发育过程中产生大量的迁移体。为了研究迁移 体与胚胎发育的关系,科研人员进行实验。
①科研人员观察并统计了 T4 基因缺失突变斑马鱼的胚胎发育过程中迁移体的数量及胚 胎发育情况,结果如图 1 所示。
由实验结果可知,T4 基因可以_____,据此推测 T4 基因是通过影响迁移体数量进 而促进胚胎发育。
②为验证上述推测,科研人员从野生型斑马鱼胚胎中分离出若干个迁移体,置于 PBS 缓冲液中。实验组处理是将一定量的迁移体注射到________斑马鱼的胚胎中,对照组的处 理是________,观察两组胚胎发育情况,支持假设的预期结果为________。
(3)进一步观察发现,在斑马鱼胚胎发育的过程中, 迁移体聚集在胚胎的特定区域(如图 2),迁移体内包含 的趋化因子、细胞因子、生长因子等多种信号分子释放出 来。由于发育的斑马鱼胚胎细胞与该特定区域距离不同, 使胚胎细胞膜表面的 _____接受信号分子的_____等不同,导致胚胎的不同细胞_____,引起 细胞分化,进而导致胚胎的不对称分化和发育。
(4)动物的胚胎发育过程依赖于十分精细的调控。从部分与整体的角度,迁移体对胚胎发育的作用是_____。
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