题目内容

【题目】不久前去世的英国著名物理学家霍金患有肌肉萎缩性侧索硬化症(ALS)俗称“渐冻人”,该病也叫运动神经元病,是累及上运动神经元(大脑、脑干、脊髓),又影响到下运动神经元(颅神经核、脊髓前角细胞)及其支配的躯干、四肢和头面部肌肉的一种慢性进行性变性疾病。临床上常表现为上、下运动神经元合并受损的混合性瘫痪。风靡全球的“ALS冰桶挑战赛”活动的初衷是为了让人们了解并体会被称为“渐冻人”的罕见病,同时为患者募捐治病。科学家尝试从不同角度揭示“渐冻人”病因根据所学知识回答下列问题。

1)如图为“渐冻人”的某反射弧,若刺激Ⅲ处,在③处______(“能”或“不能”)检测到神经递质的释放,若以针刺S“渐冻人”______(“能”或“不能”)感觉到疼痛。

2ALS20%的病例是由于基因和DNA变化而引起的,生理学中这类病例属于______病。

3)有学者指出,肌肉萎缩性侧素硬化症病因是自由基攻击神经细胞内的______,加快神经细胞衰老;也有学者指出,其病因是某些因子激活人体的免疫反应去对抗运动神经元,造成运动神经元的死亡,从免疫角度分析该病属于______病。

4)研究发现“渐冻症”的病因之一是由于运动神经元中D﹣丝氨酸分解酶基因发生变异,导致D﹣丝氨酸分解酶功能降低,进而使激活神经的D﹣丝氨酸增加并蓄积,破坏了运动神经元的正常功能,引起肌肉萎缩。请提供一种治疗该病的设想:___________

【答案】 遗传病 磷脂、蛋白质、DNA 自身免疫病 植入正常的神经干细胞或将变异的D﹣丝氨酸分解酶基因替换或注射能够提高D﹣丝氨酸分解酶活性的药物

【解析】

本题是关于神经传导和传递的问题,图像反射弧的中枢在脊髓,图中①是传入神经,③是突触结构,②是传出神经。

1)Ⅲ位于传入神经纤维上,③是传出神经,刺激Ⅲ处,在③处能检测到神经递质的释放;由于渐冻人的上下运动神经元,传入神经元正常,因此,以针刺S“渐冻人”能感觉到疼痛。

2)遗传病是由于遗传物质改变引起的疾病,ALS20%的病例是由于基因和DNA变化而引起的,生理学中这类病例属于遗传病。

3)细胞衰老的自由基学说是指自由基攻击自身的细胞的磷脂,蛋白质或者DNA,因此,认为肌肉萎缩性侧素硬化症病因是自由基攻击神经细胞内的磷脂、蛋白质、DNA,加快神经细胞衰老;也有学者指出,其病因是某些因子激活人体的免疫反应去对抗运动神经元,造成运动神经元的死亡,从免疫角度分析该病属于自身免疫病。

4)研究发现“渐冻症”的病因之一是由于运动神经元中D﹣丝氨酸分解酶基因发生变异,导致D﹣丝氨酸分解酶功能降低,进而使激活神经的D﹣丝氨酸增加并蓄积,破坏了运动神经元的正常功能,引起肌肉萎缩。因此我们可以替换正常的神经细胞或者正常的基因,或者提高有关酶的活性,所以思路为植入正常的神经干细胞或将变异的D﹣丝氨酸分解酶基因替换或注射能够提高D﹣丝氨酸分解酶活性的药物。

练习册系列答案
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【题目】2006年,YamanakaOct4Sox2cMycK1f4四个转录因子导入小鼠胚胎成纤维细胞,获得“诱导多能干细胞”(iPSc)。虽然iPSC具有非常高的应用价值和前景,但应用于临床仍有问题阻碍,例如其供体细胞需从患者皮肤穿刺获得皮肤成纤维细胞,给患者带来痛苦,同时诱导效率非常低,初始化效率甚至低于0.01%. 因此近年来iPSc研究热点为如何选用来源便捷、数目充足的成熟体细胞,以及如何提高基因的转录效率。

1iPSc能在适当的诱导条件下分化为3个胚层的细胞,具有多能分化能力,类似_____细胞的特性。

2)有科学家利用成熟的T淋巴细胞作为供体细胞,成熟的T淋巴细胞在体外不能增殖分化,利用刀豆蛋白AConA)活化成熟T淋巴细胞,使之增殖分化为_____细胞,在这里刀豆蛋白AConA)充当_____

3)为提高诱导为iPSc的效率,首先应提高运载体的导入受体细胞的效率,科学家利用HIV1病毒改造的(无致病性,高感染性)慢病毒作为载体,这类慢病毒属于_____RNA/DNA)病毒。同时在慢病毒中构建GFP基因(绿色荧光蛋白基因)作为_____,以便直观方便的检验慢病毒是否导入受体细胞。

4)为验证慢病毒对T淋巴细胞的转导效率,科学家用腺病毒转导T淋巴细胞作为对照,设置不同MOIMOI=转染时的病毒颗粒数/细胞数)实验组得到下图结果,由此可得出的结论为_____________________________________________________________________________

【题目】玉米具有易种植、遗传背景清晰等特点,是遗传学家常用的实验材料。

1)研究者利用一种紫色籽粒玉米品系与无色籽粒玉米品系进行杂交实验,实验过程及结果如图1所示。据此推测,籽粒颜色的遗传由__________对基因控制,符合__________定律。

2)为研究花斑性状出现的原因,研究者进行了系列实验。

①利用F2代花斑籽粒玉米进行测交实验,发现后代中超过10%的玉米籽粒颜色为紫色,该现象__________(填“可能”或“不可能”)是由于发生了基因突变,原因是__________

②针对花斑性状的这种“不稳定性”,有学者提出决定玉米籽粒颜色的基因(A/a)中存在一种移动因子,可以插入到基因中,也可以从基因中切离,该因子的移动受到另一对等位基因(B/b)控制。因此花斑性状产生的原因是玉米发育过程中进行__________分裂时,B基因的存在使得a基因中的移动因子随机切离,恢复为A基因,这一事件在发育过程越早的时期,紫斑越__________。类似地,测交实验后代中出现紫色性状的原因是__________

③研究者发现上述测交实验中恢复为紫色籽粒的玉米中,又出现了一些籽粒无色、凹陷、非蜡质的新表型(图2a)。经研究,决定籽粒颜色、性状、蜡质的基因均位于9号染色体上(图2b)。

由此,研究者提出切离的移动因子可能会插入其他位置,并从其他位置切离导致染色体断裂。根据该推测,请在图2b中画出移动因子插入、切离的位置_____

3)科学家发现的移动因子可以导致频繁的_____(变异类型),从而为育种提供丰富的材料。请根据本题信息,提出基于移动因子的育种基本思路_________

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