Question

12．為研究K⁺通道開放劑對缺血、缺氧條件下腦細(xì)胞凋亡的保護作用機制，研究人員進(jìn)行了實驗：
（1）有研究發(fā)現(xiàn)，腦細(xì)胞代謝非常旺盛，耗氧量大，因此缺血、缺氧時腦細(xì)胞主要依賴于無氧呼吸（糖酵解）過程產(chǎn)生ATP，不僅ATP生成量少，也會造成乳酸在腦細(xì)胞中積累．缺血、缺氧還會誘發(fā)腦細(xì)胞表達(dá)出某些信號分子，在這些分子的調(diào)控下，細(xì)胞出現(xiàn)一系列變化，最終凋亡．
（2）科研人員利用離體培養(yǎng)的神經(jīng)元進(jìn)行實驗，處理及結(jié)果如圖所示．

①本實驗乙組的處理是培養(yǎng)液中不加入血清，并在無氧條件下培養(yǎng)．丙、丁組除加入圖中所示物質(zhì)外，其它培養(yǎng)條件與乙（填“甲”或“乙”）組相同．
②由實驗結(jié)果可知，正常培養(yǎng)條件下，細(xì)胞凋亡率很低且無明顯增長．乙組結(jié)果與甲組結(jié)果比較，說明缺血、缺氧能夠明顯誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，且凋亡率隨培養(yǎng)時間增加而提高．由實驗結(jié)果判斷，K⁺通道開放劑能部分緩解缺血、缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡．
（3）A蛋白是細(xì)胞凋亡調(diào)控過程中一個重要蛋白．科研人員提取上述各組細(xì)胞的mRNA，用逆轉(zhuǎn)錄酶合成cDNA，以cDNA為模板擴增各組細(xì)胞的A基因．由于不同細(xì)胞的微管蛋白基因表達(dá)量基本相同，在結(jié)果分析時，以各組細(xì)胞A基因擴增產(chǎn)物量和微管蛋白基因擴增產(chǎn)物量的比值反映各組細(xì)胞中A基因的轉(zhuǎn)錄水平，這樣可以校準(zhǔn)和消除細(xì)胞取樣量的差異對實驗結(jié)果的影響．結(jié)果顯示丙組比值高于乙組，推測K⁺通道開放劑可以通過促進(jìn)A基因轉(zhuǎn)錄來抑制缺血、缺氧條件下的細(xì)胞凋亡．
（4）有人推測，K⁺通道開放劑會通過A基因影響B(tài)基因表達(dá)，B蛋白與X蛋白競爭，從C-X蛋白復(fù)合體上奪取C蛋白，釋放游離的X蛋白，引起細(xì)胞凋亡．為了驗證上述推測，實驗組可選擇的實驗材料及檢測指標(biāo)是b、c、f、g．
a．正常的神經(jīng)元細(xì)胞           b．缺血、缺氧條件下的神經(jīng)元細(xì)胞
c．K⁺通道開放劑              d．K⁺通道阻斷劑
e．A蛋白水平                 f．B-C蛋白復(fù)合體水平      g．C-X蛋白復(fù)合體水平．

Answer 1

分析 1、動物細(xì)胞在缺氧條件下進(jìn)行無氧呼吸，釋放少量能量，合成少量ATP，無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸．
2、分析柱形圖可知，甲是在正常條件下培養(yǎng)，細(xì)胞凋亡率，正常培養(yǎng)條件下細(xì)胞凋亡率低，且隨著培養(yǎng)時間的延長，凋亡率沒有明顯增長，乙是在缺血、缺氧條件下培養(yǎng)的細(xì)胞凋亡率，與對照組甲相比，在缺血、缺氧條件下培養(yǎng)，細(xì)胞凋亡率增大，且隨著時間延長，細(xì)胞凋亡率增大；丙是在缺血、缺氧、且加入鉀離子通道開放劑的條件下培養(yǎng)的細(xì)胞凋亡率，與乙相比，加入鉀離子通道開放劑后，細(xì)胞凋亡率下降，說明K⁺通道開放劑能緩解缺血、缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，丁組是在在缺血、缺氧、且加入鉀離子通道開放劑、阻斷劑的條件下培養(yǎng)的細(xì)胞凋亡率，細(xì)胞凋亡率與乙沒有顯著差，進(jìn)一步說明K⁺通道開放劑能緩解缺血、缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡．

解答 解：（1）人體細(xì)胞在缺氧時，進(jìn)行無氧呼吸，無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸；乳酸、缺氧、缺血等條件能誘發(fā)腦細(xì)胞表達(dá)出信號分子，誘導(dǎo)腦細(xì)胞凋亡．
（2）①由柱形圖可知，甲是對照組，乙丙丁是實驗組；乙組表示缺血、缺氧，因此乙培養(yǎng)液中不能加血清，且要在無氧條件下培養(yǎng)；丙、丁組自變量是加入物質(zhì)不同，除加入圖中所示物質(zhì)外其他屬于無關(guān)變量，應(yīng)該與乙組相同．
②由柱形圖可知，甲組是正常培養(yǎng)條件，細(xì)胞凋亡率低，且隨著時間變化無明顯增長現(xiàn)象；與甲組對照，乙組凋亡率高，且隨著培養(yǎng)時間延長，凋亡率增大，說明缺血、缺氧能夠明顯誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，且凋亡率隨培養(yǎng)時間增加而提高；與乙組對照，丙組鉀離子通道開放，細(xì)胞凋亡率下降，說明K⁺通道開放劑能部分緩解缺血、缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡．
（3）逆轉(zhuǎn)錄的模板是RNA，因此可以用該細(xì)胞的mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄形成相應(yīng)的基因；由于不同細(xì)胞的微管蛋白基因表達(dá)量基本相同，在結(jié)果分析時，以各組細(xì)胞A基因擴增產(chǎn)物量和微管蛋白基因擴增產(chǎn)物量的比值反映各組細(xì)胞中A基因轉(zhuǎn)錄水平，以校準(zhǔn)和消除細(xì)胞取樣量差異對實驗結(jié)果的影響．如果丙組比值高于乙組，則K⁺通道開放劑可以通過促進(jìn)A基因轉(zhuǎn)錄來抑制缺血、缺氧條件下的細(xì)胞凋亡．
（4）由題意知，該實驗的自變量是鉀離子通道開放劑，因變量是B-C蛋白復(fù)合體水平和C-X蛋白復(fù)合體水平，按照實驗設(shè)計的對照原則，選用的實驗材料是缺血、缺氧條件下的神經(jīng)元細(xì)胞、K⁺通道開放劑，檢測指標(biāo)是B-C蛋白復(fù)合體水平和C-X蛋白復(fù)合體水平．
故答案為：
（1）無氧呼吸（糖酵解）    乳酸    信號
（2）①血清   乙   ②很低且無明顯增長  明顯誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，且凋亡率隨培養(yǎng)時間增加而提高   部分緩解
（3）mRNA    轉(zhuǎn)錄    細(xì)胞取樣量    通過促進(jìn)A基因轉(zhuǎn)錄來抑制缺血、缺氧條件下的細(xì)胞凋亡
（4）b、c、f、g

點評 本題的知識點是細(xì)胞凋亡及影響因素，旨在考查學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)解答問題的能力及根據(jù)實驗?zāi)康拿鞔_實驗自變量、因變量完善實驗步驟的能力．