阅读下面科普短文,请回答问题。
2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给三位科学家,他们是威廉·凯林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞门扎,表彰他们在研究细胞感知和适应氧气变化机制中的贡献。
生物体感受氧气浓度的变化是生命最基本的功能,这依赖于特定的信号识别系统。科学界对氧感应和适应调控的研究开始于促红细胞生成素(缩写为EPO)。当氧气缺乏时,肾脏分泌EPO刺激骨髓生成新的红细胞。比如当我们在高海拔地区活动时,由于缺氧,人体的新陈代谢发生变化,开始生长出新的血管,制造新的红细胞。这几位科学家所做的正是找出这种身体反应的分子机制,如下图所示。
他们发现这个反应的“开关”是缺氧诱导因子(简称H蛋白)。H蛋白可作用于细胞核中的低氧调节基因,控制机体EPO的水平。EPO和H蛋白除了在哺乳动物细胞内可以结合并激活涉及代谢调节、血管新生和肿瘤等过程的众多其他基因。当细胞转变为高氧条件时,H蛋白的数量急剧下降,仅当缺氧时该蛋白才能激活低氧调节基因。那么,推动H蛋白降解的原因是什么?答案来自一个意想不到的方向。
VHL综合症是一种罕见的遗传性疾病。由于V蛋白的缺失,VHL病人临床表现为多发性肿瘤,涉及脑、骨髓和肾上腺等多个重要器官,肿瘤组织会增生异常的新血管。在H蛋白被纯化的第二年,科学家发现V蛋白可以通过氧依赖的蛋白水解作用负向调控细胞中的H蛋白含量。
H蛋白控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应。通过调控H蛋白,为治疗贫血、心血管疾病以及肿瘤等多种疾病开辟了新的临床治疗思路。
(1)肾脏分泌EPO刺激骨髓生成新的红细胞的过程发生了细胞分裂和___________。红细胞增多可提高运氧能力,这是因为___________。
(2)氧气以___________的方式进入细胞。当氧气浓度正常时,可引起H蛋白的降解。H蛋白的含量动态变化,有利于细胞中物质的循环利用。
(3)据上文可知,医生观察到VHL病人在脑、骨髓和肾上腺等多个重要器官均产生肿瘤,从而初步确定“多发性肿瘤”为该病的临床表现,该过程使用的科学思维方法是___________(填“不完全”、“完全”)归纳法。
(4)氧气感应机制使细胞能够调节新陈代谢以适应低氧水平,下列相关分析,正确的是___________。
a.H蛋白和A蛋白共同作用,激活低氧调节基因
b.氧含量恢复正常时,进入细胞核的H蛋白减少
c.V蛋白功能丧失,细胞无法激活低氧调节基因
d.因V蛋白的缺失,VHL病人的H蛋白含量低
e.H蛋白的氧依赖性降解是分子水平的精细调控
高一生物综合题困难题
阅读下面科普短文,请回答问题。
2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给三位科学家,他们是威廉·凯林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞门扎,表彰他们在研究细胞感知和适应氧气变化机制中的贡献。
生物体感受氧气浓度的变化是生命最基本的功能,这依赖于特定的信号识别系统。科学界对氧感应和适应调控的研究开始于促红细胞生成素(缩写为EPO)。当氧气缺乏时,肾脏分泌EPO刺激骨髓生成新的红细胞。比如当我们在高海拔地区活动时,由于缺氧,人体的新陈代谢发生变化,开始生长出新的血管,制造新的红细胞。这几位科学家所做的正是找出这种身体反应的分子机制,如下图所示。
他们发现这个反应的“开关”是缺氧诱导因子(简称H蛋白)。H蛋白可作用于细胞核中的低氧调节基因,控制机体EPO的水平。EPO和H蛋白除了在哺乳动物细胞内可以结合并激活涉及代谢调节、血管新生和肿瘤等过程的众多其他基因。当细胞转变为高氧条件时,H蛋白的数量急剧下降,仅当缺氧时该蛋白才能激活低氧调节基因。那么,推动H蛋白降解的原因是什么?答案来自一个意想不到的方向。
VHL综合症是一种罕见的遗传性疾病。由于V蛋白的缺失,VHL病人临床表现为多发性肿瘤,涉及脑、骨髓和肾上腺等多个重要器官,肿瘤组织会增生异常的新血管。在H蛋白被纯化的第二年,科学家发现V蛋白可以通过氧依赖的蛋白水解作用负向调控细胞中的H蛋白含量。
H蛋白控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应。通过调控H蛋白,为治疗贫血、心血管疾病以及肿瘤等多种疾病开辟了新的临床治疗思路。
(1)肾脏分泌EPO刺激骨髓生成新的红细胞的过程发生了细胞分裂和___________。红细胞增多可提高运氧能力,这是因为___________。
(2)氧气以___________的方式进入细胞。当氧气浓度正常时,可引起H蛋白的降解。H蛋白的含量动态变化,有利于细胞中物质的循环利用。
(3)据上文可知,医生观察到VHL病人在脑、骨髓和肾上腺等多个重要器官均产生肿瘤,从而初步确定“多发性肿瘤”为该病的临床表现,该过程使用的科学思维方法是___________(填“不完全”、“完全”)归纳法。
(4)氧气感应机制使细胞能够调节新陈代谢以适应低氧水平,下列相关分析,正确的是___________。
a.H蛋白和A蛋白共同作用,激活低氧调节基因
b.氧含量恢复正常时,进入细胞核的H蛋白减少
c.V蛋白功能丧失,细胞无法激活低氧调节基因
d.因V蛋白的缺失,VHL病人的H蛋白含量低
e.H蛋白的氧依赖性降解是分子水平的精细调控
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根据材料回答问题。
彼得•阿格雷由于发现了细胞膜上的水通道而获得2003年诺贝尔化学奖。我们知道,人体有些细胞能很快吸收水,而另外一些细胞则吸水很慢。早在19世纪中期,科学家就猜测细胞膜有允许水分和盐分进入的孔道,每个通道每秒种有几十亿个水分子通过,但这一猜想一直未得到证实。
1988年,阿格雷成功地分离了存在于红细胞膜和肾脏微管上的一种膜蛋白,后来他认识到这个蛋白有水通道的功能,这就是科学家们长期搜寻的水分子通道。他画出了清晰的水通道蛋白的的三维结构图,详细解释了水分子是如何通过该通道进入细胞膜的,而其他微分子或离子无法通过的原因。
罗德里克•麦金农由于对离子通道结构和机制的研究也获此奖。离子通道是细胞膜的另一种通道。他提示了当离子穿过细胞膜时,不同的细胞通过电位变化发出信号,控制离子通道的开放或关闭。同时,离子通道通过过滤机制,只让特定离子通过,而不让其他离子通过。
(1)细胞膜的结构特性是_________________,功能特性是_________________。
(2)离子通道的化学本质是膜上的______________。
(3)水通道、离子通道和离子载体运输物质时的共同特性是__________________性。
(4)肾脏中肾小管和集合管能迅速吸收原尿中的水,最可能的原因是______________________
(5)物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系,为了探究温度对膜的流动性的影响,有人做了下述实验:分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质,然后让两个细胞在37℃条件下融合并培养,40分钟后,融合的细胞膜上红色和绿色均匀分布。
①该实验设计有很大的问题,其原因是缺少____________________。
②经过完善,本实验可以通过相同的时间后,观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布的情况判断实验结果,也可以通过 ______________________________________________________________________判断实验结果。
③该实验最可能得出的结是_________________________________________________________。
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根据材料回答问题。
彼得•阿格雷由于发现了细胞膜上的水通道而获得2003年诺贝尔化学奖。我们知道,人体有些细胞能很快吸收水,而另外一些细胞则不能吸收水或吸水很慢。早在19世纪中期,科学家就猜测细胞膜有允许水分和盐分进入的孔道,每个通道每秒种有几十亿个水分子通过,但这一猜想一直未得到证实。
1988年,阿格雷成功地分离了存在于红细胞膜和肾脏微管上的一种膜蛋白,后来他认识到这个蛋白有水通道的功能,这就是科学家们长期搜寻的水分子通道。他画出了清晰的水通道蛋白的的三维结构图,详细解释了水分子是如何通过该通道进入细胞膜的,而其他微分子或离子无法通过的原因。
罗德里克•麦金农由于对离子通道结构和机制的研究也获此奖。离子通道是细胞膜的另一种通道。他提示了当离子穿过细胞膜时,不同的细胞通过电位变化发出信号,控制离子通道的开放或关闭。同时,离子通道通过过滤机制,只让特定离子通过,而不让其他离子通过。
(1)细胞膜的结构特性是 ,功能特性是 。
(2)离子通道的特性是由 决定的。
(3)水通道、离子通道和离子载体运输物质时的共同特性是 性。
(4)肾脏中肾小管和集合管能迅速吸收原尿中的水,最可能的原因是 。
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根据材料回答问题:
彼得·阿格雷由于发现了细胞膜上的水通道而获得2003年诺贝尔化学奖。20世纪50年代中期,科学家发现,细胞膜中存在着某种通道只允许水分子出入,人们称这为水通道。因为水对于生命至关重要,可以说水通道是最重要的一种细胞膜通道。尽管科学家发现存在水通道,但水通道到底是什么却一直是个谜。1988年,阿格雷成功地分离了存在于红细胞膜和肾脏微管上的一种膜蛋白,后来他认识到这个蛋白有水通道膜的功能,他画出了清晰的水通道膜蛋白的三维结构图,详细解释了水分子是如何通过该通道进入细胞膜的,而其他微分子或离子无法通过的原因。为证实自己的发现,他把含有水通道蛋白的细胞和去除这种蛋白的细胞进行对比试验,结果显示:前者能吸水,后者不能。罗德里克·麦金农由于对离子通道结构和机制的研究也获此奖,离子通道是细胞膜的另一种通道,他提示了当离子穿过细胞膜时,不同的细胞通过电位变化发出信号,控制离子通道的开启或关闭。
(1)细胞膜主要是由___________和__________两种物质组成。
(2)细胞膜的结构特点是_________________,重要的功能特性是________________。
(3)离子通道运输离子_________(填“需要”或“不需要”)先与载体结合。
(4)离子通道的特性是由____________决定的。
(5)水通道、离子通道和离子载体运输物质时的共同特点是具有___________性。
(6)细胞膜上与细胞的识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是_______.
A. 糖蛋白 B.磷脂 C.脂肪 D.核酸
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2019年诺贝尔生理学或医学奖授予在低氧感应方面做出贡献的科学家。已知促红细胞生成素 (EPO)能促进造血干细胞分化成红细胞,EPO是一种糖蛋白类激素,其结构模式图如下所示。请回答下列问题:
注:图中数字表示氨基酸的位置;“一CH”表承糖裢(葡萄糖、半乳糖等糖类分子按特定序列形成的键状物);“—S—S—”表表示二硫键。
(1)EPO是一种糖蛋白类激素。与糖链含有的元素相比,EPO的蛋白质部分还含有____________等元素,此部分的基本单位是____________,连接基本单位之间的化学键是____________。
(2)“—S—S—”为两个“—SH”形成的二硫键,在不考虑形成糖链过程中失去水分子的情况下,形成一个EPO分子时,相对分子质量会减少____________。
(3)肾脏分泌细胞合成和分泌的EPO通过血液运输到达骨髓,与造血干细胞膜上的相应受体结合,从而功能。EPO促进造血干细胞分化形成红细胞,这体现了细胞膜的____________功能。EPO促进造血干细胞分化形成红细胞,使血液中红细胞数量增多,这有助于机体细胞进行____________(生理活动)提供能量。
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(每空2分,共14分)瑞典皇家科学院宣布,将2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农,以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道,而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出活细胞。比如,肾脏怎么从原尿中重新吸收水分,以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等,这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。请分析回答。
(1)水分子通过细胞膜的方式是__ ,离子通过细胞膜的方式是______ 。
(2)如果用胰蛋白酶处理细胞表面,发现水分子和离子均不能通过细胞膜了,说明了细胞膜上的水通道和离子通道的化学本质都是________ 。
(3)如果神经元在受到刺激后,细胞膜上的电位发生变化,由题干中信息可知这种电位变化可能和细胞膜表面的________有密切关系。
(4)最新研究发现,如果去掉细胞膜上的某种物质,把该细胞置于7%的NaCl溶液中,细胞形态没有明显变化;在人体内,抗利尿激素通过调节肾小管、集合管壁细胞膜上该种蛋白质来维持体内此物质的平衡。由此说明该蛋白质参与运输的物质是_________。
(5)有人在研究物质出入细胞的速率和各种条件的关系。如果是K+出入红细胞,请在以下坐标中绘制出K+出入细胞的速率随温度和O2浓度的变化趋势。
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瑞典皇家科学院宣布,将2003 年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农,以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道,而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出活细胞。比如,肾脏怎么从原尿中重新吸收水分,以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等,这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。请分析回答。
(1)高中教材中水分子通过细胞膜的方式是___________________。
(2)如果用胰蛋白酶处理细胞表面,发现水分子和离子均不能通过细胞膜了,说明了细胞膜上的水通道和
离子通道的化学本质都是___________________。
(3)如果神经元在受到刺激后,细胞膜上的电位发生变化,由题干中信息可知这种电位变化可能和细胞膜
表面的___________________有密切关系。
(4)最新研究发现,如果去掉细胞膜上的某种物质,把该细胞置于7%的NaCl 溶液中,细胞形态没有明显变化;在人体内,抗利尿激素通过调节肾小管、集合管壁细胞膜上该种蛋白质来维持体内此物质的平衡。由此说明该蛋白质参与运输的物质是_________。
(5)有人在研究物质出入细胞的速率和各种条件的关系。请在下图中按要求绘出相关图像:
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瑞典皇家科学院宣布,将2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农,以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道,而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出活细胞。比如,肾脏怎么从原尿中重新吸收水分,以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等,这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。请分析回答。
(1)高中教材中水分子通过细胞膜的方式是 。
(2)如果用胰蛋白酶处理细胞表面,发现水分子和离子均不能通过细胞膜了,说明了细胞膜上的水通道和离子通道的化学本质都是 。
(3)如果神经元在受到刺激后,细胞膜上的电位发生变化,由题干中信息可知这种电位变化可能和细胞膜表面的 有密切关系。
(4)最新研究发现,如果去掉细胞膜上的某种物质,把该细胞置于7%的NaCl溶液中,细胞形态没有明显变化;在人体内,抗利尿激素通过调节肾小管、集合管壁细胞膜上该种蛋白质来维持体内此物质的平衡。由此说明该蛋白质参与运输的物质是 。
(5)有人在研究物质出入细胞的速率和各种条件的关系。请在下图中按要求绘出相关图像
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美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛因为发现RNA(核糖核酸)干扰机制而获得2006年诺贝尔生理学或医学奖。下列关于RNA的描述错误的是
A. 生物的遗传物质是DNA或者是RNA
B. RNA和DNA的基本组成单位都是核苷酸
C. RNA只分布在细胞质中,DNA只分布在细胞核内
D. 尿嘧啶是RNA特有碱基,胸腺嘧啶是DNA特有碱基
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美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛因为发现RNA干扰机制而获得2006年诺贝尔生理学或医学奖。下列关于RNA的描述错误的是( )
A.生物的遗传物质是DNA或者RNA
B.RNA和DNA的基本组成单位都是核苷酸
C.RNA只分布在细胞质中,DNA只分布在细胞核内
D.尿嘧啶是RNA特有碱基,胸腺嘧啶是DNA特有碱基
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