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高中三年级生物

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    机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感,主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。人白细胞介素18(IL-18)能促进免疫细胞的增殖和分化,提高机体免疫功能。某科研小组开展了“IL-18对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用”的研究,方法如下:
    选取若干实验小鼠,随机分成三组:①组无辐射损伤;②组辐射损伤(60Co照射,下同);③组先辐射损伤,1天后注射IL-18。14天后分别取各组小鼠脾细胞进行体外培养,在培养了0h、12h、24h、48h后,进行细胞凋亡检测,得到的细胞凋亡相对值如下表:

    (1)选择脾细胞作为本实验材料,是因为脾脏是机体重要的____器官。已知IL-18是一种淋巴因子,淋巴因子与____都属于免疫活性物质。
    (2)细胞凋亡是由遗传机制决定的____死亡。从表中数据可知,细胞凋亡相对值越小,说明发生凋亡的脾细胞数目越_______;从______(组别)两组数据可知,IL-18能够抑制脾细胞凋亡。
    (3)科研小组还设置了第④组实验,方法是先注射IL-18,3天后进行辐射损伤,14天后的实验操作同前三组。与第③组相比,设置第④组的目的是_______。
    (4)在作物育种中,可用60Co放出的γ射线使作物发生基因突变,从中筛选出优良的变异类型,这种育种方法叫做______种育,其特点是______(至少答出两点)。
    本题信息:2011年福建省高考真题生物实验题难度极难 来源:姚瑶
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本试题 “机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感,主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。人白细胞介素18(IL-18)能促进免疫细胞的增殖和分化,提高机体免疫功能。某科研小组...” 主要考查您对

细胞凋亡与细胞坏死

诱变育种

免疫系统的组成和功能

科学研究方法

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细胞凋亡:

由基因决定的细胞自动结束生命的过程。也常被称为细胞编程性死亡。是一种自然现象。

细胞凋亡的意义:

完成正常发育,维持内部环境的稳定,抵御外界各种因素的干扰。

细胞坏死:

在不利因素的影响下,由于细胞正常代谢活动受阻或中断引起的细胞损伤和死亡。

细胞凋亡与细胞坏死的区别:

区别点 细胞凋亡 细胞坏死
起因 生理或病理性 病理性变化或剧烈损伤
范围 多为单个细胞 大片组织或成群细胞
细胞膜 内陷 玻损
细胞器 无明显变化 肿胀、内质网崩解
细胞体积 固缩变小 肿胀变大
调节过程 受基因调控 被动进行
炎症反应 不释放细胞内容物,无炎症反应 释放细胞内容物,引发炎症

表解细胞衰老、凋亡、坏死与癌变的不同:

实质 特点 结果与意义
细胞分化 基因的选择性表达 ①持久性;②普遍性;③不可逆性 产生各种不同的组织、器官
细胞衰老 内因和外因共同作用的结果 ①酶活性降低, 呼吸速率减慢②细胞体积减小,线粒体减少③核增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深 ①生物体的绝大多数细胞都经历未分化——分化——衰老——死亡的过程③细胞衰老是时刻都在发生的
细胞凋亡 由遗传机制决定的程序性调控 细胞膜内陷,细胞变圆,与周围细胞脱离 ①清除多余无用细胞②清除完成使命的衰老细胞③清除体内异常细胞
细胞坏死 电、热、冷、机械等不利因素影响。不受基因控制 细胞膜破裂 对周围细胞造成伤害,引发炎症
细胞癌变 物理、化学和病毒致癌因子影响下,原癌基因和抑癌基因的突变 ①恶性增殖的“不死细胞” ②形状显著改变的“变态细胞”③黏着性降低的“扩散细胞” 癌细胞出现并大量增殖

知识拓展:

1、正常的细胞凋亡对人体是有益的,如胎儿发育中手指的形成、蝌蚪尾的消失等。
2、细胞凋亡不足会出现肿瘤、自身免疫病等疾病;细胞凋亡过度会出现心肌缺血、心力衰竭等病症。
诱变育种:

1、概念:利用物理因素或化学因素来处理生物,使生物发生基因突变,利用这些变异培育新品种的方法叫做诱变育种。
2、原理:基因突变。
3、
4、过程:

5、优点:提高突变率,在较短时间内获得更多的优良变异类型,加快育种进程,大幅度改良某些性状。
6、缺点:盲目性大,有利变异少,需要大量处理供试材料,工作量大。
7、应用:主要应用于农作物育种和微生物育种,可以创造动植物、微生物新品种。
知识拓展:

1、作物的繁殖方式不同对杂交育种的要求不同。
①若该生物靠有性生殖繁殖后代,如小麦、大豆等,必须选育出优良性状的纯种,以免后代发生性状分离。
②若该生物靠无性生殖繁殖后代,如甘薯、马铃薯等,那么只要得到具有该优良性状的个体就可以了,因为纯种、杂种并不影响后代性状的表达。
2、原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交育种,细菌的育种一般采用诱变育种。
免疫系统的组成和功能:

一、免疫系统的组成:

二、免疫系统的功能:
1、非特异性免疫
(1)组成:
①第一道防线:皮肤、黏膜。
②第二道防线:体液中的杀菌物质(如溶菌酶)和吞噬细胞。
(2)特点:人人生来就有,不针对某一特定病原体。
2、特异性免疫(第三道防线)
(1)组成:主要由免疫器官和免疫细胞借助血液循环和淋巴循环而组成。
(2)作用:抵抗外来病原体和抑制肿瘤等。
(3)方式:体液免疫和细胞免疫。
(4)过程
①体液免疫:

②细胞免疫

3.监控和清除功能:监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞,以及癌变的细胞。

知识点拨:

识别抗原和特异性识别抗原的细胞
1、识别抗原的细胞:吞噬细胞.B细胞、T细胞、记忆细胞、效应T细胞。
2、特异性识别抗原的细胞:吞噬细胞只能识别自己与非己成分,因而没有特异性的识别能力,除吞噬细胞以外①中其余的细胞都有特异性的识别能力。
3、抗体与抗原结合后的反应
①抑制病原体的繁殖,或揶制病原体对人体细胞的黏附。
②多数情况下,抗原、抗体形成沉淀或细胞集团进而被吞噬细胞吞噬消化。
4、体液免疫和细胞免疫的关系

体液免疫 细胞免疫
作用对象 抗原 靶细胞
作用方式 浆细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合 ①效应T细胞和靶细胞密切接触②T细胞释放淋巴因子,促进免疫作用
联系 ①在病毒感染中,往往先通过体液免疫阻止病原体通过血液循环而散布;再通过细胞免疫予以彻底消灭②细胞免疫作用使靶细胞裂解、死亡,抗原暴露,与抗体结合而被消灭③二者相互配合,共同发挥免疫效应


知识拓展:

1、免疫细胞的来源和功能
细胞名称 来源 功能
吞噬细胞 造血干细胞 处理、呈递抗原,吞噬抗体一抗原结合体
B细胞 造血干细胞(骨髓中成熟) 识别抗原,分化成为浆细胞(效应B细胞)、记忆细胞
T细胞 造血干细胞(胸腺中成熟) 识别抗原,分泌淋巴因子,分化为效应T细胞、记忆细胞
浆细胞(效应B细胞) B细胞或记忆B细胞 分泌抗体
效应T细胞 T细胞或记忆T细胞 与靶细胞结合发挥免疫效应
记忆细胞 B细胞或T细胞 识别抗原,分化成相应的效应细胞
2、免疫活性物质并非都由免疫细胞产生,如唾液腺、泪腺细胞都可产生溶菌酶。
3、抗原和抗体
①成分:抗原并非都是蛋白质,但抗体都是蛋白质。
②来源:抗原并非都是外来物质(异物性),体内衰老、癌变的细胞也是抗原;抗体是人体受抗原刺激后产生的,但也可通过免疫治疗输入。
③分布              
抗原:主要存在于细胞外的抗原引起体液免疫,存在于细胞内的抗原由细胞免疫清除。
抗体:主要分布于血清,也分布于组织液和外分泌液(如乳汁)中。

科学研究方法:

1、假说——演绎法
①提出假设
②演绎就是推理
③实验验证假设和推理
④得出结论
2、同位素示踪法:同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法
3、科学的研究方法包括:归纳法、类比推理法、实验法和演绎法。
①归纳法:是从个别性知识,引出一般性知识的推理,是由已知真的前提,引出可能真的结论。它把特性或关系归结到基于对特殊的代表(token)的有限观察的类型;或公式表达基于对反复再现的现象的模式(pattern)的有限观察的规律。
②类比推理法:类比推理这是科学研究中常用的方法之一。类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同,从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。它是以关于两个事物某些属性相同的判断为前提,推出两个事物的其他属性相同的结论的推理。
③实验法:通过试验的论证得出所需数据,进行分析后得出结论。分为:化学物质的检测方法;实验结果的显示方法;实验条件的控制方法;实验中控制温度的方法
④演绎法:从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。演绎法得出的结论正确与否,有待于实践检验。它只能从逻辑上保证其结论的有效性,而不能从内容上确保其结论的真理性。也可以从逻辑思维,逆向思维和想象思维延伸到其结论该以反证明。
4、实验必须遵守的原则:
①设置对照原则:空白对照;条件对照;相互对照;自身对照。
②单一变量原则;
③平行重复原则
5、实验的特性:对照,统一性质。提出问题;设计方案;讨论结果;分析问题。分为科学实验;验证性实验;对照实验等。
知识拓展:

1、生物学的历史研究进展和相关实验的叙述。
(1)孟德尔的假说——演绎法叙述
①提出假设(如孟德尔根据亲本杂交实验,得到F1,Aa这对基因是独立的,在产生配子时相互分离。这里假设的是一对等位基因的情况);
②演绎就是推理(如果这个假说是正确的,这样F1会产生两种数量相等的配子,这样测交后代应该会产生两种数量相等的类型);
③最后实验验证假设和推理(测交实验验证,结果确实产生了两种数量相等的类型);
④最后得出结论(就是分离定律)
(2)遗传物质验证的三个实验:肺炎双球菌的转化实验;噬菌体侵染细菌的实验;烟草花叶病毒的重组实验
(3)酶发现过程中的实验:
①1777年,苏格兰医生史蒂文斯从胃里分离一种液体(胃液),并证明了食物的分解过程可以在体外进行。
②1834年,德国博物学家施旺把氯化汞加到胃液里,沉淀出一种白色粉末。除去粉末中的汞化合物,把剩下的粉末溶解,得到了一种浓度非常高的消化液,他把这粉末叫作“胃蛋白酶”(希腊语中的消化之意)。同时,两位法国化学家帕扬和佩索菲发现,麦芽提取物中有一种物质,能使淀粉变成糖,变化的速度超过了酸的作用,他们称这种物质为“淀粉酶制剂”(希腊语的“分离”)。科学家们把酵母细胞一类的活动体酵素和像胃蛋白酶一类的非活体酵素作了明确的区分。
③1878年,德国生理学家库恩提出把后者叫作“酶”。
④1897年,德国化学家毕希纳用砂粒研磨酵细胞,把所有的细胞全部研碎,并成功地提取出一种液体。他发现,这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。这个实验证明了活体酵素与非活体酵素的功能是一样的。因此,“酶”这个词现在适用于所有的酵素,而且是使生化反应的催化剂。由于这项发现,毕希纳获得了1907年诺贝尔化学奖
(4)生长素的发现实验:植物的向光生长和胚芽鞘实验
2、同位素示踪方法的应用,使人们可以从分子水平动态地观察生物体内或细胞内生理、生化过程,认识生命活动的物质基础。例如,用C、O等同位素研究光合作用,可以详细地阐明叶绿素如何利用二氧化碳和水,什么是从这些简单分子形成糖类等大分子的中间物,以及影响每步生物合成反应的条件等。
3、放射性同位素示踪技术,是分子生物学研究中的重要手段之一,对蛋白质生物合成的研究,从DNA复制、RNA转录到蛋白质翻译均起了很大的作用。最近邻序列分析法应用同位素示踪技术结合酶切理论和统计学理论,研究证实了DNA分子中碱基排列规律,在体外作合成DNA的实验:分四批进行,每批用一种不同的32P标记脱氧核苷三磷酸,32P标记在戊糖5'C的位置上,在完全条件下合成后,用特定的酶打开5'C-P键,使原碱基上通过戊糖5'C相连的32P移到最邻近的另一单核苷酸的3'C上。用最近邻序列分析法首次提出了DNA复制与RNA转录的分子生物学基础,从而建立了分子杂交技术,例如以噬体T2-DNA为模板制成[32P]RNA,取一定量T2-DNA和其它一些DNA加入此[32P]RNA中,经加热使DNA双链打开,并温育,用密度梯度离心或微孔膜分离出DNA-[32P]RNA复合体测其放射性,实验结果只有菌体T2的DNA能与该[32P]RNA形成放射性复合体。从而证明了RNA与DNA模板的碱基呈特殊配对的互补关系,用分子杂交技术还证实了从RNA到DNA的逆转录现象。
4、放射性同位素示踪技术对分子生物学的贡献还表现在:
a、对蛋白质合成过程中三个连续阶段,即肽链的起始、延伸和终止的研究;
b、核酸的分离和纯化;
c、核酸末端核苷酸分析,序列测定;
d、核酸结构与功能的关系;
e、RNA中的遗传信息如何通过核苷酸的排列顺序向蛋质中氨基酸传递的研究等等。
为了更好地应用放射性同位素示踪技术,除了有赖于示踪剂的高质量和核探测器的高灵敏度外,关键还在于有科学根据的设想和创造性的实验设计以及各种新技术的综合应用。

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