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非选择题-解答题 较易0.85 引用3 组卷254
学习下列材料,回答(1)~(4)题。
人造细胞
多细胞生物是一个复杂而有序的细胞“社会”,需要通过细胞间的信息交流高效地完成复杂的生命活动。细胞膜上的受体蛋白在这一过程中发挥了重要作用,胞外信号分子与膜受体的结合可诱导膜受体发生空间构象改变,进而引发细胞内产生下游信号分子,实现信号从胞外到胞内的传递,以进一步影响细胞的生命活动。
我国科研人员利用DNA纳米结构,构建了两种模拟膜蛋白功能的结构一DNA三棱柱和DNA纳米孔。他们先从活细胞中获得巨型膜囊泡,通过胆固醇分子将DNA三棱柱锚定在膜囊泡表面,DNA纳米孔穿插于膜囊泡磷脂双分子层中,构建出“人造细胞”—GMVA。再用同样的方法构建出仅在膜囊泡表面锚定DNA三棱柱的“人造细胞”—GMVB。两种人造细胞之间可通过下图所示机制进行信息传递。

实验开始前,GMVA的DNA三棱柱所带的绿色荧光基团被淬灭,DNA纳米孔发出红色荧光。体系中混合无荧光的GMVB后,其上的DNA三棱柱发出信号,诱发GMVA释放出可以打开DNA纳米孔的密钥,同时自身的绿色荧光恢复。密钥作用于GMVA上的DNA纳米孔,使DNA纳米孔转变为打开状态,同时DNA纳米孔的红色荧光被淬灭;Ca2通过DNA纳米孔流入GMVA中,可被指示剂分子检测到,GMVA内部从无色变为黄绿色。
上述研究为模拟和探索真实细胞的复杂功能提供了可能。此外,人造细胞也可应用于环境治理、新能源开发、疾病治疗等诸多方面。当然,对于“人造细胞”的应用领域和发展前景,学界还存在大量争议。有学者认为,人类对于像“人造细胞”这样的新兴技术的使用必须保持审慎的态度。
(1)Ca2跨膜运输的方式类似于____________,依据是____________
(2)细胞间信息交流的方式包括激素通过体液运输作用于靶细胞、相邻两植物细胞间形成胞间连丝等。与文中GMVA和GMVB的信息交流方式相似的生物学实例是____________
(3)荧光标记技术和指示剂可以帮助科研人员精准地操控和判断GMVA上的信息传递过程。下列关于GMVA膜表面荧光情况,正确的是____________(填字母)。
a.未接收信号刺激,同时发出绿色荧光和红色荧光
b.未接收信号刺激,仅发出红色荧光,绿色荧光猝灭
c.接收信号刺激,同时发出绿色荧光和红色荧光
d.接收信号刺激,仅发出绿色荧光,红色荧光猝灭
e.接收信号刺激,无荧光,囊泡内部呈现黄绿色
(4)人造细胞是简化模型,在应用“人造细胞”技术时需要注意的一项风险是____________
22-23高一上·北京海淀·期末
知识点:受精作用生物技术中的伦理问题协助扩散 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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阅读下列材料,并回答问题:

抗菌肽的来源及其作用机理


藏猪是我国青藏高原上常年放牧生长的地方品种,在长期严酷的自然环境下,形成了抗寒、抗病、食草、肉香等优良特性,该特性与其肠道中特殊的微生物菌群有关,这些微生物分泌的维生素、多肽、蛋白质等物质,为藏猪肠道提供了优良的微生态环境,有利于预防疾病、促进健康,也为拮抗菌和抗菌物质的筛选提供了来源。
研究人员以藏猪盲肠内容物作为菌种来源。分离得到若干单菌落,通过观察菌落的形态、大小和颜色,对菌种进行挑选、编号和保存。进而采用牛津杯法从上述菌种中筛选出一株拮抗金黄色葡萄球菌和大肠杆菌活性最强的细菌。经鉴定,该菌株为枯草芽孢杆菌,并命名为TS。牛津杯法是实验室常用的抑菌实验之一,先将牛津杯(圆形小管)竖直立在已经凝固的不含营养物质的琼脂凝胶平板(下层板)上,再向牛津杯周围倒入混有指示菌的培养基(上层板),待培养基完全凝固后用镊子将牛津杯取出,用移液器向牛津杯制造的小孔中分别加入待测菌发酵液和对照液,培养一段时间后,测量小孔周围抑菌圈的大小,可反映出待测菌抑菌活性的大小。
将TS发酵产生的抑菌活性物质进行分离纯化,得到了一种新型的天然抗菌肽(TP)。有关抗菌的作用机理,目前学术界仍然有很大争议,一般认为作用可能包括:摧毁靶标菌的细胞膜,使细胞通透性增加,或者形成孔、通道、肽脂复合体,进而引起细胞内成分的外流;也可能进入靶标菌胞内与其DNA、蛋白质等物质结合,使靶标菌代谢受阻,生长受抑制或直接死亡。研究者检测了大肠杆菌经TP处理后K+的释放情况,结果如图1。嗅化乙锭(EtBr)可以嵌入到DNA碱基内部发出荧光,当结合了EtBr的DNA的浓度增加时荧光强度也增加,如果有其他嵌入DNA碱基的物质与EtBr并存,则造成结合的竞争,导致荧光强度减弱。利用这一占,研究者提取大肠杆菌的DNA经EtRr处理后再加入不同浓度的TP,检测荧光强度,结果如图2。根据检测结果,研究者初步揭示了TP的作用机制。

(1)文中提到的黄色葡萄球菌在结构区别与酵母菌主要表现在______。文中提到的培养基成分一般含有______
(2)从藏猪盲肠内容物分离得到单菌落的过程,可采用______溶解盲肠内容物制成菌液,进而采用______法将菌液接种于固体培养基表面。
(3)依据文中信息,在牛津杯法抑菌实验中,______(举2个例子)是需要严格灭菌的。图3是利用牛津杯法筛选出TS时的操作处理,请写出小孔A、B、C、D中应加入的物质及上层板培养基的处理,并预期实验结果。A处加入______。B、C、D处加入等量含不同种类待测菌的发酵液,其中一种是含TS的发酵液。上层板培养基的处理______。预期实验结果:A处无抑菌圈,______
(4)抗菌肽破坏靶标菌的细胞膜可导致细胞内成分的外流,体现了细胞膜具有______的功能;根据实验结果1和2,推测TP的抑菌机制是______
生物膜系统在细胞生命活动中作用极为重要。为研究生物膜的特点,科学家进行了大量的实验。回答下列问题:
(1)研究者用荧光物质标记某动物细胞膜上的蛋白质,使膜发出荧光。再用高强度激光照射细胞膜的某区域,使其荧光淬灭(淬灭后荧光物质不再发光),随后该淬灭区域荧光逐渐恢复。如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,淬灭区域荧光恢复的时间缩短,说明胆固醇对细胞膜中分子的运动具有 _____作用,该实验说明细胞膜具有 _____特点。
(2)将红细胞放入低渗溶液中,细胞吸水涨破,当涨破的红细胞将内容物释放之后,其细胞膜又会重新封闭起来,这种结构称为红细胞血影。涨破的细胞又能重新封闭起来也说明细胞具有上述特点。科学家用不同的试剂分别处理红细胞血影,去除部分膜蛋白,观察细胞形态变化,结果如下:
实验处理膜蛋白种类处理后红细胞形态
血型糖蛋白带 3 蛋白带 4.1 蛋白锚蛋白血影蛋白肌动蛋白
试剂甲++++--变得不规则
试剂乙--++++还能保持
(“+”表示有,“-”表示无)
根据以上结果推测,对维持红细胞形态起重要作用的蛋白质有 _____
(3)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,如镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿。为了检测膜蛋白在膜上的分布位置,科学家设计了以下实验。将细胞分为三组:
甲组:不作处理;
乙组:用胰蛋白酶处理完整的细胞,此时胰蛋白酶不能透过细胞膜进入细胞;
丙组:先提高细胞膜的通透性,再用胰蛋白酶处理完整细胞,此时胰蛋白酶能进入细胞,并分布于细胞膜内外两侧(如图1所示)。
分别提取、分离三组细胞膜上的蛋白进行电泳,结果如图2所示。

注:控制消化处理的时间,使胰蛋白酶不能消化位于脂双层内部的蛋白质部分;电泳时,蛋白质越小,迁移越快,反之则慢
根据结果推测,1~5号蛋白质中,如果有跨膜的水通道蛋白,最可能是 _____(填编号),镶在膜内侧表面的蛋白质是 _____(填编号)。研究发现,细胞膜中各种成分的分布都是不均匀的,体现了膜结构的不对称性。这种结构的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性,是生命活动高度有序的保障。例如细胞运动、信息交流及_____等都具有方向性,这些方向性的维持依赖于膜蛋白、膜脂及膜糖分布的不对称性。
(4)ATP合成酶是一种膜蛋白,由突出于膜外的F1和嵌入膜内的F0两部分组成。F1负责ATP的合成或水解,F0是一个疏水蛋白复合体,形成跨膜H+通道,当H+顺浓度梯度穿过ATP合成酶时,ADP与Pi结合形成ATP。其过程如下图所示:

ATP合成酶在_____上合成,据图推测,如果该图表示叶绿体内合成ATP的过程,若膜两侧的H+浓度梯度突然消失,其他条件不变,短时间内暗反应中的五碳化合物量会_____

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