题目内容

【题目】阅读下列材料，回答问题：

细菌的武器知多少？

为了生存，细菌通过进化获得了一系列可用于细菌间以及细菌与宿主细胞竞争的武器系统。根据作用距离，可大致分为非接触式抑制和接触式抑制两类。第一类的典型代表是可以扩散的抗生素等小分子化合物。这一类已经被广泛应用于医学和农业，为人类健康和社会发展发挥了至关重要的作用。第二类可以通过直接接触而作用于相邻细胞，其中有一种蛋白分泌系统(T6SS)。

T6SS 广泛存在于革兰氏阴性细菌中，是细菌胞质中最长的管状结构之一，可作用于真核细胞，也可以作用于原核细胞。它不需要利用表面受体，而是通过细菌间直接接触，在几毫秒内直接将底物蛋白转运至受体细菌的细胞质中。

T6SS主要由跨膜复合体(Membranecomplex TssJLM)、基座复合体(BaseplateTssEFGK)和管状结构(VipA/B 和Hcp)三部分组成。T6SS的结构和作用方式如图所示。

由于同种细胞之间也会发生T6SS 的穿刺转运，因此物理性的穿透并不能对细胞产生致死性伤害，而T6SS 的杀伤功能主要是由其分泌的蛋白的功能所决定的。T6SS 的分泌蛋白主要包括起运载作用的结构蛋白和发挥生物学活性的效应蛋白。T6SS 的效应蛋白一般具有对真核细胞或者原核细胞的细胞毒性。

T6SS基因簇广泛存在于革兰氏阴性细菌中，其中的一些关键基因已经被发现在细菌与真核细胞的相互作用中至关重要。科学家利用转座子随机突变的方法，在霍乱弧菌中寻找对变形虫的侵染非常重要的基因。通过分析失去毒性的突变体，发现并系统鉴定了T6SS 的基因簇。

为了避免被自身细胞杀死，T6SS 需要合成脱毒蛋白，也称免疫蛋白。免疫蛋白通过与有毒性的效应蛋白相结合来实现自我保护，而且由于免疫蛋白与效应蛋白的功能相关性，它们在基因组上的位置也是相邻的。

作为一种重要的细菌武器，T6SS 对细菌在竞争条件下的生存至关重要，而其对细菌的适应性或者竞争性的功能主要取决于T6SS 所运载的分泌蛋白的种类和功能。总之，T6SS 是细菌中最重要的菌与菌、菌与环境、菌与宿主细胞的相互作用的工具之一。

（1）举例说明，革兰氏阴性细菌的效应蛋白对细菌的意义。 ______________

（2）请用通俗的语言，描述（T6SS）蛋白分泌系统是如何分泌蛋白的？ ______________

（3）转座子是一段基因可以从基因组原来位点上单独复制或断裂下来，插入到另一位点，并导致所插入位点的基因发生突变。文中到科学家利用转座子随机突变的方法，在霍乱弧菌中寻找对阿米巴虫的侵染非常重要的基因。请根据以上信息，完善这一实验的实验设计方案。 ______________

（4）病原菌的致病性主要依赖于分泌的毒素、蛋白酶等毒性分子，请根据文章的内容，提出一条预防细菌感染的思路。______________

【答案】T6SS 的分泌蛋白主要包括起运载作用的结构蛋白和发挥生物学活性的效应蛋白。T6SS 的效应蛋白一般具有对真核细胞或者原核细胞的细胞毒性，从而对自身实现了保护机制，T6SS 是细菌中最重要的菌与菌、菌与环境、菌与宿主细胞的相互作用的工具之一。 T6SS主要由跨膜复合体、基座复合体和管状结构三部分组成，首先跨膜/基座复合体将管状结构固定在细胞膜上，然后外鞘的收缩驱动Hcp内管及其结合的顶端蛋白VgrG和PAAR排出到细胞外或者相邻细胞内，从而实现了分泌蛋白的分泌。通俗的讲，如果将T6SS比喻为细菌的弓箭，那么由膜-底座复合体和外鞘组成的弓能够将由Hcp组成的箭体和VgrG-PAAR组成的箭头在几毫秒内弹射出去。 用转座子技术让霍乱弧菌发生基因突变，然后再让这些突变霍乱弧菌去侵染阿米巴虫，通过对阿米巴虫生活状态观察，从存活的阿米巴虫体内提取失去毒性的突变体进行相关T6SS 的基因的检测，发现并系统鉴定了T6SS 的基因簇。 设法阻断细菌毒素、蛋白酶等毒性分子的分泌过程，从而避免对人类造成伤害，具体做法是通过转座子技术改造细菌的T6SS 的基因簇，使细菌突变为失去毒性的突变株（即阻断了细菌毒素、蛋白酶等毒性分子的分泌过程）

【解析】

T6SS的分泌蛋白的过程

位于T6SS结构最尖端的是VgrG三聚体和PAAR蛋白。细菌基因组可以编码多个VgrG和PAAR基因，但是每次外管的收缩只会将一个PAAR蛋白、三个VgrG蛋白，以及数百个Hcp蛋白分泌出去。如果将T6SS比喻为细菌的弓箭，那么由膜-底座复合体和外鞘组成的弓能够将由Hcp组成的箭体和VgrG-PAAR组成的箭头在几毫秒内弹射出去。外鞘收缩释放出惊人的能量，相当于4 000个ATP水解释放的能量。并且，由于外鞘和内管的螺旋结构，收缩过程导致的管体旋转角速度能够达到约每分种12万转。这为T6SS穿透受体细胞的内外膜和细胞壁提供了足够的穿透力

（1）T6SS （蛋白分泌系统）广泛存在于革兰氏阴性细菌中，T6SS 的杀伤功能主要是由其分泌的蛋白的功能所决定的。T6SS 的分泌蛋白主要包括起运载作用的结构蛋白和发挥生物学活性的效应蛋白。T6SS 的效应蛋白一般具有对真核细胞或者原核细胞的细胞毒性，从而对自身实现了保护机制，T6SS 是细菌中最重要的菌与菌、菌与环境、菌与宿主细胞的相互作用的工具之一。

（2）T6SS主要由跨膜复合体、基座复合体和管状结构三部分组成，首先跨膜/基座复合体将管状结构固定在细胞膜上，然后外鞘的收缩驱动Hcp内管及其结合的顶端蛋白VgrG和PAAR排出到细胞外或者相邻细胞内，从而实现了分泌蛋白的分泌。通俗的讲，如果将T6SS比喻为细菌的弓箭，那么由膜-底座复合体和外鞘组成的弓能够将由Hcp组成的箭体和VgrG-PAAR组成的箭头在几毫秒内弹射出去。

（3）题意显示，转座子是一段基因可以从基因组原来位点上单独复制或断裂下来，插入到另一位点，并导致所插入位点的基因发生突变，利用这一原理，用转座子技术让霍乱弧菌发生基因突变，然后再让这些突变霍乱弧菌去侵染阿米巴虫，通过对阿米巴虫生活状态观察，从存活的阿米巴虫体内提取失去毒性的突变体进行相关T6SS 的基因的检测，发现并系统鉴定了T6SS 的基因簇。

（4）根据这篇文章我们懂得了病原菌的致病性的机理主要依赖于分泌的毒素、蛋白酶等毒性分子，为了预防细菌的感染，首要的做法是设法阻断细菌毒素、蛋白酶等毒性分子的分泌过程，从而避免对人类造成伤害，具体做法是通过转座子技术改造细菌的T6SS 的基因簇，使细菌突变为失去毒性的突变株（即阻断了细菌毒素、蛋白酶等毒性分子的分泌过程）。

练习册系列答案
相关题目

【题目】自噬是细胞去除受损的细胞器和错误折叠的蛋白质以维持细胞内环境稳态的一个保守的过程。2007年以来，自噬成为继细胞凋亡之后生命科学研究的热点之一。

（1）自噬过程需要大量水解酶的参与，这些水解酶在___________中合成，并需要经过_________的加工、分拣、包装和运输，自噬之后产生的物质可被细胞再度利用。

（2）近年来，人们发现细胞通过自噬抵御病毒对人体的入侵，但也有一些特殊情况。下面是科学家对人巨细胞病毒（HCMV）进行的相关研究。

①离体培养人肺成纤维细胞（HELF细胞），培养液中适量添加_____________以防止细菌感染。

②对HELF细胞接种HCMV，培养12、24、36、48、60h后，用流式细胞仪检测自噬泡数量。结果显示：________________。

③进一步的研究表明，自噬过程中自噬基因LC3和两类关键调节蛋白（磷酸化4E-BP1、磷酸化p70S6K）的表达水平起关键作用。由下图可知，HCMV感染12h可明显____________自噬基因LC-3的表达，___________磷酸化4E-BP1-P、磷酸化p70S6K-P的形成；超过24h后，作用效果相反。

（3）先前的研究发现4E-BP1是真核细胞翻译起始因子，一旦被磷酸化后即失活，将导致蛋白质合成受阻。研究者推测：HCMV感染早期引发宿主细胞自噬加强，这被HCMV所利用，利于病毒___________；而到了感染晚期，自噬减弱，由于自噬减弱提高了对凋亡信号的敏感性，诱发细胞凋亡，利于病毒扩散。

【题目】很早人们便知道，ABL基因所在染色体若发生图1所示的现象会导致白血病。然而最近一项研究又表明，ABL基因本身突变又会导致甲种遗传病（相关基因用D,d表示），其临床表现为先天性心脏功能障碍或骨骼发育异常等，图2表示该遗传病的某家系图。

（1）据图1判断，导致白血病的变异类型是_______________________

（2）据图2判断，甲种遗传病的致病基因是___________（显性/隐性）基因。5号和6号如果再生育一个孩子，为了降低生出患儿的概率，以下措施中最准确的是________（单选）。

A. 遗传咨询 B. 染色体分析 C. B超检查 D. 基因检测

（3）为了筛查致病基因，对图2中个体进行基因测序，肯定会出现两种碱基序列的是__________,理由是___________________________________________________。

（4）据最新报道，ABL基因模板链的序列由ATG(编码酪氨酸)突变为ACG导致甲种遗传病。根据下列所附的部分氨基酸的密码子，推测病变基因在这一位点的氨基酸应该是__________。

ACG 苏氨酸 CGU 精氨酸 GCA 丙氨酸 UAC 酪氨酸

AUG 甲硫氨酸 CAU 组氨酸 GUA 缬氨酸 UGC 半胱氨酸

（5）控制ABO血型的基因也在9号染色体上。下表是基因型以及对应的血型。

基因型

IAi或IAIA

IBi或IBIB

IAIB

ii

血型

A

B

AB

O

已知3号和5号都是A型血，4号和6号都是O型血，若5号和6号再生一胎，该胎儿是O型患者的概率_______（大于/小于/等于） A型患者的概率，7号个体的血型是 _______。

【题目】枫糖尿病是一种单基因遗传病，患者氨基酸代谢异常，出现一系列神经系统损害的症状。下图是某患者家系中部分成员的该基因带谱，以下推断不正确的是

A. 该病为常染色体隐性遗传病 B. 2号携带该致病基因

C. 3号为杂合子的概率是2/3 D. 1和2再生患此病孩子的概率为1/4

【题目】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，为了研究该反射过程中感受器的存在部位，科研人员进行了一系列实验研究。

（1）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 浓度变化可以使一些特定的感受器兴奋，兴奋以_____________的形式沿传入神经传导至呼吸中枢，使呼吸运动加深加快。这种维持内环境 pH 稳态的过程是在______________调节的作用下，通过各系统的协调活动实现的。

（2）20 世纪初，科学界认为 CO2感受器可能位于脑部，也可能位于躯体的动脉管壁上。为探究这一问题，科研工作者将连接头部与躯干的血管断开，只保留由动脉传向脑的传入神经，同时将 A 狗的颈动脉和颈静脉分别与 B 狗相应血管相连，A 狗躯干的呼吸运动靠人工呼吸机维持。

① 实验过程中，始终保持 B 狗处于呼吸平稳状态，目的是保证 A 狗脑部_______________。

② 科研人员将呼吸机暂停一小段时间，A 狗血液中的 CO2 含量____________，发现 A 狗鼻部呼吸运动加深加快，该实验结果说明_______________。该结果_________（能、不能）说明脑部不存在 CO2 感受器。

（3）基于上述研究，请你为 CO（煤气）中毒的紧急治疗提供一种思路___________。

【题目】（1）下图为细胞呼吸过程中糖酵解过程示意图，请据图回答下列问题：

糖酵解过程场所为________，属于________呼吸的第____阶段，整个过程包含____和____两个阶段过程。前者将葡萄糖分解成为果糖二磷酸是____ATP的过程，果糖二磷酸中的“二磷酸”来自于____________，之后它降解为两分子G3P；后者是________ATP的过程。所以整个糖酵解过程一共产生了____个ATP，其余的能量会以NADH的形式储存，同时生成两分子丙酮酸。

（2）NADH、FADH2都是与ATP类似的一种少量但蕴含着活跃化学能的化合物。

如上图所示，丙酮酸分解______和乙酰基团的反应过程会释放能量，释放的能量通过两个高能电子和一个氢离子与NAD+相结合，形成NADH。乙酰基团与在细胞内重复利用的CoA（辅酶A）结合形成乙酰CoA。之后的循环是一个叫科雷布斯的人发现的，所以用他的名字命名为Krebs循环，每进行一次循环，将产生____，其中蕴含能量的物质为_____。用你已学的知识综上分析，此分解丙酮酸的过程应发生在_____中。产生的CO2是一种无用的终产物，由于细胞内产生的CO2高于空气中的CO2含量，它会以________的形式层层跨膜，最终从肺部排出。

（3）下图表示在线粒体内膜上发生的一系列化学反应，在内膜上的电子传递链是一群专门运输电子的载体，高能电子在传递链中传递时会将一部分能量用于从基质中将氢离子泵入膜间隙，能量用尽后的失能电子会在传递链末端回到线粒体基质中。请根据图和（1）（2）（3）中的信息，详细描述有氧呼吸第三阶段的过程______________________________。

（4）地球上生存的每一种生物都会进行糖酵解过程，这个事实证明糖酵解作用是地球上形成的最古老的生化途径之一。科学家假设，地球上最初的生物生活在无氧环境下，接下来，光合作用逐渐形成，地球上的氧气含量越来越多。地球之初生存的生物，我们姑且称为地球生物的先行者，通过糖酵解过程，分解地球上存在生物之前所存在的有机物质，并通过这种方式获取能量。即使现在，很多生物也生存在无氧或氧气含量十分稀少的环境中，这些生物有的生活在动物（包括人类）的胃和小肠中，有的生活在土壤深处，有的生活在沼泽和泥潭。

在无氧条件下，细胞依靠发酵作用来获得NAD+。在发酵作用下，NADH的一个电子与一些氢离子一起，与丙酮酸结合，改变了丙酮酸的化学结构。虽然发酵作用看起来是在NADH上浪费了一些能量，因为这些能量并不是用来合成ATP的，但是，如果NAD+耗尽了，细胞能量的产生就会完全停止，生物也就濒临死亡了。发酵作用产生的ATP分子远比有氧呼吸少，所以，依赖发酵作用的生物必须获取相对更充足的能量①有的微生物之所以只能进行无氧呼吸是因为________，他们的异化作用类型为________。

②下图为________发酵过程。有氧条件下，绝大多数生物通过将NADH的一个高能电子释放给________来重新获得NAD+。而无氧呼吸并不能产生更多的ATP分子，为什么这一作用又是生命所必需的呢？请结合人体剧烈运动的情境回答_________________________。

【题目】金黄色葡萄球菌是一种具有高度耐盐性的微生物，可引起人类肺炎肠炎等疾病。金黄色葡萄球菌在血平板（培养基中添加适量血液）上生长时，可破坏菌落周围的红细胞，使其褪色。下图为定性检测鲜牛奶中是否存在金黄色葡萄球菌的操作流程请回答相关问题：

（1）按细胞结构分类，金黄色葡萄球菌属于_____________生物；从培养过程分析，振荡培养的目的是_____________。

（2）7.5% NaCl肉汤培养基可为微生物提供的营养成分包括水、_____________，这种培养基从功能上看属于_____________。

（3）实验结束后，使用过的培养基应_____________处理，以避免污染环境或感染操作者。

（4）经多次规范操作、重复实验，血平板上的菌落周围出现_____________，初步证明鲜牛奶中存在金黄色葡萄球菌，但鲜牛奶供应商仍认为此菌并非鲜牛奶所携带，因此，要对本操作进行完善，完善的方案是_____________。

【题目】某植物（2n=12）的正常株开两性花，一次能够产生较多数量的子代，科学工作者用荧光标记法对正常显性纯合子的花色基因进行研究，显性基因A被标记为红色荧光点。请回答下列问题：

（1）正常个体一个根尖成熟区细胞的红色荧光点数量最多为_________个，这是因为___________________。

（2）已知该植物的花色与A的个数成正相关，依次表现为黑红、深红、红色、粉红和白色，在该品系中，偶然发现一株深红色花植株，其体细胞中有三个红色荧光点，进一步研究发现该植株可育性正常，取该植株的体细胞进行现察，发现染色体数量为12条，但染色体的结构异常，多出来一个A基因的原因有两种可能：第一种情况位于同源染色体上；第二种情况位于非同源染色体上，如下图所示。

现有各种已知表现型的正常纯合植株，请设计实验“探究该深红色花植株多出来的A基因的位置情况”，写出实验步骤，预测实验结果和结论。

实验步骤：

①___________________________________________________；

②__________________________________________________________；

③______________________________________________________。

实验结果和结论：

①_____________________________________，则能确定属于第一种情况。

②____________________________________________，则能确定属于第二种情况。

【题目】在适宜的光照条件下，向某一密闭环境通入14CO2。并改变其浓度，测定不同时间叶片中葡萄糖、C5和C3三种化合物中14C的变化情况，实验结果如下图。请分析并回答下列问题：

（1）在暗反应阶段中14C的转移途径是___________。这个过程需要光反应为它提供___________，第15min时， CO 2浓度由0．003%变化到1%， 它们的含量变化为___________。

（2）图中曲线a、b、c分别表示___________的含量变化。

（3）在0~5分钟内，曲线a、b中的14C量保持不变，造成两条曲线平行的原因是___________。请比较在0~20分钟内该叶片光合作用和呼吸作用大小并说明原因___________。

（4）对大多数植物来说，过高或过低的光照强度都不利于其生长，原因是___________。

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网