1. 吸烟是导致慢性阻塞性肺疾病(COPD)的首要发病因素。银杏叶提取物(GBE)对COPD具有一定的治疗效果,科研人员对此机制进行研究。
(1) 科研人员将构建的COPD模型大鼠分为两组,其中GBE组连续多日腹腔注射GBE进行治疗。六周后,显微镜下观察各组大鼠支气管管腔大小,如图1。

图1结果显示,说明GBE对COPD导致的支气管症状有一定缓解作用。

(2) 自噬是一种真核细胞降解受损细胞器、错误折叠蛋白质和病原体的正常代谢机制,在巨噬细胞吞噬、调节免疫应答等过程中起重要作用。自噬过程如图2,自噬体与溶酶体融合后形成自噬性溶酶体,溶酶体内含有,可降解受损的细胞器。

COPD模型组大鼠肺泡巨噬细胞自噬被激活,但细胞内自噬体和溶酶体正常融合受阻,导致受损细胞器降解受阻而异常堆积,影响细胞正常代谢。电镜结果显示,与COPD模型组相比较,GBE组细胞中自噬体数量,自噬性溶酶体数量,推测GBE可通过促进自噬体和溶酶体正常融合进一步促进自噬。

(3) 已知PI3K蛋白表达水平下降,会导致自噬程度增强。为验证GBE能够通过PI3K蛋白来促进细胞自噬。设计实验如下表,请对下表中不合理之处进行修正

组别

实验材料

检测指标

预期结果

对照组

正常组大鼠肺泡巨噬细胞

PI3K蛋白含量

实验组高于对照组

实验组

GBE组大鼠肺泡巨噬细胞

(4) 基于上述信息,请提出一个可以进一步研究的问题,以完善GBE的作用机制
【考点】
其它细胞器及分离方法; 细胞自噬;
【答案】

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实验探究题 困难
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1. 秀丽隐杆线虫是生物学研究的模式生物,其平均寿命为19天。秀丽隐杆线虫随着日龄增长往往出现蛋白质清除功能障碍,导致体内蛋白质累积。为研究蛋白质过度累积与寿命之间的关系,进行了系列实验。
(1) 在秀丽隐杆线虫细胞内,蛋白质可在(细胞器)中降解,降解产生的可被细胞重复利用。
(2) 泛素化是蛋白质降解的另一途径,被贴上泛素(一种小分子蛋白质)“标签”的蛋白质(即泛素化蛋白)可被蛋白酶体识别并降解。分别提取野生型和长寿型不同日龄线虫的总蛋白,用胰蛋白酶分解后,统计泛素化肽段的数量。与1日龄相比,其他日龄线虫中数量上调和下调的泛素化肽段占改变的泛素化肽段的百分比如图1所示。图中数据显示,表明秀丽隐杆线虫的衰老与蛋白质泛素化水平的下降有关。

(3) 用去泛素化酶抑制剂处理1日龄和10日龄野生型线虫,检测线虫泛素化蛋白质的含量,电泳结果如图2所示。由实验结果推测,线虫蛋白质泛素化水平下降,原因可能是随着线虫日龄增长,去泛素化酶的作用效果
(4) 研究者进一步锁定了两个抗衰靶标基因IFB-2和EPS-8(IFB-2蛋白的累积可能导致肠道完整性的丧失,EPS-8蛋白的累积造成肌动蛋白过度聚合),敲除IFB-2或EPS-8基因均可显著延长线虫寿命。综合以上实验结果,完善蛋白质过度累积与线虫衰老的关系图(用箭头和文字)。

线虫日龄增长→→线虫衰老

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