Question

【題目】神經(jīng)細胞的活動有兩個重要的指標：第一個是細胞膜電位的變化，第二個是細胞內(nèi)鈣離子濃度變化。科研人員希望通過光來檢測和控制神經(jīng)細胞的活動。

(1)膜電位變化是神經(jīng)細胞活動最基本的信號，當膜電位變化時，細胞膜上鑲嵌的許多蛋白質(zhì)分子都會改變形狀，這類隨膜電位改變形狀的蛋白分子叫電壓敏感蛋白�？蒲腥藛T將電壓敏感蛋白A的基因與綠色熒光蛋白(GFP)基因連接，構(gòu)建融合基因。將融合基因用以構(gòu)建基因表達載體。通過________法導(dǎo)入小鼠受精卵細胞中，培養(yǎng)可得轉(zhuǎn)基因小鼠。轉(zhuǎn)入融合基因的小鼠神經(jīng)細胞受到刺激時發(fā)生興奮，此時膜電位發(fā)生的變化是________。膜電位的變化會引起蛋白A的形狀改變，從而引起GFP的________改變，發(fā)光特性也隨之改變(如上圖)，從而可以觀察到膜電位變化。

(2)膜電位為靜息電位時，神經(jīng)細胞膜上的Ca2＋通道處于關(guān)閉狀態(tài)，當興奮沿軸突傳遞到末梢的________時，細胞膜上的Ca2＋通道打開，Ca2＋進入細胞與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，使鈣調(diào)蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改，進而引起________向突觸前膜的定向移動，釋放________。

(3)若希望通過綠色熒光來觀察神經(jīng)細胞內(nèi)Ca2＋含量的變化，可通過構(gòu)建________的融合基因，轉(zhuǎn)入小鼠的________細胞，觀察并比較小鼠神經(jīng)細胞興奮前后細胞內(nèi)熒光強度的變化。

Answer 1

【答案】顯微注射 由外正內(nèi)負變?yōu)橥庳搩?nèi)正 空間結(jié)構(gòu) 突觸小體 突觸小泡 神經(jīng)遞質(zhì) 鈣調(diào)蛋白基因與熒光蛋白基因 受精卵

【解析】

本題考查的是興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)過程以及神經(jīng)元之間的傳遞過程，當神經(jīng)纖維興奮時，鈉離子通道開放，鈉離子內(nèi)流，膜電位由外正內(nèi)負變?yōu)橥庳搩?nèi)正，而后，鈉離子通道關(guān)閉，鉀離子外流恢復(fù)到靜息電位。興奮在神經(jīng)元之間傳遞時，突觸前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)，經(jīng)過突觸間隙作用于突觸后膜，與突觸后膜上的受體結(jié)合，引起突出后膜的興奮或抑制。

（1）常用顯微注射法將目的基因?qū)�入小鼠受精卵細胞中。神�?jīng)細胞受到刺激發(fā)生興奮時，膜電位由外正內(nèi)負變?yōu)橥庳搩?nèi)正。據(jù)圖可知，膜電位變化引起蛋白A的形狀改變，進而引起CFP的空間結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致其發(fā)光特性也隨之改變，從而可以觀察到膜電位變化。

（2）當興奮沿軸突傳遞到軸突末端的突觸小體時，細胞膜上的Ca2+通道打開，Ca2+進入細胞與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，使鈣調(diào)蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進而引起突觸小泡向突觸前膜的定向移動，釋放神經(jīng)遞質(zhì)。

（3）根據(jù)題意分析，通過綠色熒光來觀察神經(jīng)細胞內(nèi)Ca2+含量的變化，可借鑒（1）中的方法，構(gòu)建鈣調(diào)蛋白基因與熒光蛋白基因的融合基因，轉(zhuǎn)入小鼠受精卵細胞，觀察并比較小鼠神經(jīng)細胞興奮前后細胞內(nèi)熒光強度的變化。