第10讲 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变 2021版高考生物(北京)一轮复习

8.(2019北京朝阳一模)阿尔茨海默症(AD)是一种中枢神经退行性疾病。AD两大主要病理特征为β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积导致形成老年斑和tau蛋白过度磷酸化导致神经纤维缠结,两种情形均引起神经元凋亡,使患者学习记忆能力减退。大蒜素是大蒜中的生物活性成分,具有保护大脑神经元和抑制脑细胞凋亡等作用。为研究大蒜素对AD发病进程的影响,研究人员进行了系列实验。

(1)细胞凋亡是由 决定的细胞编程性死亡,神经元的凋亡使得其产生并传导 的功能受阻。根据出现学习记忆能力减退的症状,推测AD患者中枢神经系统受损的部位是 。

(2)实验一:研究人员构建AD模型小鼠进行实验,请将实验材料和处理补充完整。

组别 甲 乙 丙

实验材料 AD模型小鼠

实验处理 玉米油灌胃处理

大蒜素(溶于玉米油)灌胃给药

①研究人员用三组小鼠进行水迷宫实验:在水中放置平台(图1中以●表示),训练小鼠记忆平台位置,之后撤去平台,观察小鼠的运动轨迹,检测小鼠的学习记忆能力。在撤去平台后,三组小鼠的运动轨迹如图1所示。

图1

实验结果支持大蒜素可改善AD模型小鼠的学习记忆能力,理由是

。

②检测三组小鼠脑组织的老年斑数量,结果如图2所示(深色斑点为老年斑)。

图2

由结果可知,大蒜素

。

③测定三组小鼠脑内Aβ的含量,如图3;测定三组小鼠脑内三种蛋白的表达水平,如图4(条带宽窄和颜色深浅代表相应蛋白表达水平的高低)。

请在图3横坐标相应柱形图下标出组别,并画出丙组的柱形图。 根据图3和图4结果,推测大蒜素可

,从而在一定程度上减少神经元的凋亡,进而使AD模型小鼠的学习记忆能力得到改善。

(3)实验二: 研究人员通过实验证实“大蒜素可通过减少tau蛋白的磷酸化来改善AD模型小鼠的学习记忆能力”。实验设计方案为用大蒜素(溶于玉米油)分别处理tau蛋白过度磷酸化的AD模型小鼠和健康小鼠,检测两组小鼠的学习记忆能力。请评价该实验方案并加以完善。

。

(4)综上所述,大蒜素对AD的发病进程有一定的 作用。 8.答案 (1)基因 兴奋(神经冲动) 大脑(高级神经中枢) (2)甲:健康小鼠 乙:玉米油灌胃处理 丙:AD模型小鼠

①丙组小鼠与甲组小鼠运动轨迹相似,即主要集中在相应平台位置运动,而乙组小鼠的运动轨迹则远离相应平台位置

②可抑制AD模型小鼠脑组织中的老年斑形成,但未使其恢复至正常 ③

通过降低AD模型小鼠脑细胞中PS1基因的表达,减少Aβ的含量;抑制表达出凋亡相关蛋白Bax,促进表达出凋亡相关蛋白Bcl-2

(3)该实验应有三组,其中对照组设置不准确,将大蒜素处理的健康小鼠改成玉米油灌胃处理的tau蛋白过度磷酸化的AD模型小鼠和健康小鼠;检测指标不全面,还需检测tau蛋白的磷酸化水平

(4)减缓(抑制)

解析 (1)细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡;神经元的功能是产生并传导兴奋(神经冲动);学习记忆是大脑的高级功能之一。(2)本实验的目的是研究大蒜素对AD发病进程的影响,所以实验应分为三组:一组空白对照——用玉米油灌胃处理健康小鼠、一组条件对照——用玉米油灌胃AD模型小鼠,用来排除玉米油对实验结果的干扰、一组实验组——用大蒜素(溶于玉米油)灌胃处理AD模型小鼠。①运动轨迹范围离平台越近,表示小鼠对平台位置记忆越准确,据图可知:使用大蒜素的丙组小鼠与健康的甲组小鼠运动轨迹相似,主要集中在相应平台位置,而AD模型乙组小鼠的运动轨迹则远离相应平台位置。②据图可知,大蒜素组老年斑数量介于健康小鼠和AD模型小鼠之间,说明大蒜素可以减缓脑组织中老年斑的形成。③根据题干信息“β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积导致形成老年斑”,结合②结果,丙组老年斑数量介于甲、乙组之间,故脑内β-淀粉样蛋白(Aβ)含量也应介于二者之间。图像见答案。因为条带宽窄和颜色深浅代表相应蛋白表达水平的高低,根据图4可知大蒜素可降低AD模型小鼠脑细胞中PS1基因的表达,减少Aβ的含量;抑制表达出凋亡相关蛋白Bax,促进表达出凋亡相关蛋白Bcl-2。(3)该实验的实验目的是“大蒜素可通过减少tau蛋白的磷酸化来改善AD模型小鼠的学习记忆能力”,所以实验的自变量为大蒜素、因变量为tau蛋白的磷酸化水平,所以实验应分为三组:大蒜素(溶于玉米油)处理的AD模型小鼠、等量玉米油处理的AD模型小鼠、等量玉米油处理的健康小鼠,其中健康小鼠组作为空白对照。(4)综合(2)、(3)结果可知,大蒜素对AD的发病进程有一定缓解作用。