内容正文:
1. 学习以下材料,回答(1)-(4)题
细胞间的“分子运输车”——外泌体
人体的组成细胞数量巨大、种类多样。细胞内部和细胞之间存在着复杂的信息交流,近年来,外泌体在细胞通讯方面的作用引起广泛关注。
外泌体是由细胞释放的,直径为50~150nm的囊泡结构,内部包含多种物质,如脂质、蛋白质、mRNA以及非编码RNA等,它广泛存在于体液中,正常细胞和癌细胞都可以分泌,外泌体的形成过程主要包括质膜内陷和细胞多囊体的形成,细胞内多囊体与细胞膜融合后,以囊泡形式释放到细胞外,如图1,而后,以图2所示的多种方式介导细胞间信息交流,好似一种“分子运输车”。
研究表明,癌细胞分泌的外泌体数量远多于正常细胞。它可调节肿瘤的内环境,以促进肿瘤的发生发展、侵袭转移和免疫逃逸等。因此,外泌体的内含物常作为生物标志物来诊断肿瘤的发生。人们可以利用电子显微镜,抗原-抗体杂交等对外泌体中的物质进行鉴定。
外泌体可用于装载药物。传统方法装载效率低,严重限制了外泌体的应用。我国科学家发明新技术,让待装载的药物和外泌体一同通过直径仅130nm的“纳来管道”通过该管道时,外泌体的生物膜受到机械挤压力和流体侧向剪切力的“双重作用”,会短暂出现“纳米孔”(ENP),药物通过ENP进入外泌体内;挤压消失后,外泌体的生物膜迅速恢复完整状态,即可完成快速,无损伤的外泌体药物装载。ENP装载药物的效率远高于传统装载方法。外泌体在体内散为“满天星”,希望合理的开发和利用能将其与药物聚为“一团火”,造福人类。
(1)细胞内多囊体具有双层膜结构,动物细胞中里有双层膜的结构还有_____。
(2)ENP的产生和恢复过程依赖生物膜具有_____性。
(3)癌细胞外泌体发挥的作用可能_____。
A. 与癌细胞表面的受体结合,进行信息传递
B. 调节癌细胞内环境,促进癌细胞的分裂
C. 在癌细胞间形成胞间连丝,实现物质交换
D. 改变癌细胞表面抗原,使其逃过免疫监视
(4)文中介绍的ENP相关应用体现了“新技术研发”与生物学研究的关系是:_____。
2. 阅读下列材料,回答问题。
迁移小体发现及其功能
细胞器是细胞质中具有特定形态和功能的微结构,这些结构相对独立又紧密联系。清华大学俞立教授课题组在研究细胞迁移的过程中发现了一类新的细胞器,研究人员推测其在细胞迁移过程中具有确定路径和方向的作用,将其命名为迁移小体。
研究者以普通大鼠肾脏细胞为研究对象,发现这些细胞在迁移的过程中会将由其收缩纤维留在胞体后侧。在收缩纤维的横截面处会有很多直径约为3μm的囊泡,即为迁移小体。最终,这些迁移小体会释放到胞外并被周围细胞所吞噬。
迁移小体是如何产生呢?课题组通过密度梯度离心的方法得到了细胞裂解物的不同组分,经分析筛选,得到了迁移小体的特异性蛋白TSPAN4。进一步研究发现,TSPAN4蛋白和胆固醇对迁移小体的形成具有关键作用,并提出了迁移小体形成的理论模型:细胞迁移导致TSPAN4蛋白及胆固醇在收缩丝的局部高度富集,增加了富集区域膜的弯曲度,从而形成迁移小体结构。
迁移小体除了与细胞迁移有关,是否还参与了其它的生物学过程呢?研究人员发现,斑马鱼在胚胎发育的某些阶段会产生大量的迁移小体,并且在胚胎发育过程中呈现特定的时空分布。进一步研究发现,迁移小体中存在大量的信号分子,包括趋化因子、细胞因子和生长因子等,这些信号分子会随迁移小体的分布形成局部区域信号中心,调节斑马鱼的器官发育。
(1)研究发现在细胞迁移过程中,胞体持续地向迁移小体中运输胞内物质,为后续细胞迁移提供路线信息,表明迁移小体与细胞间的________有关。
(2)分析上文内容,请写出迁移小体的主要化学成分及功能。主要化学成分:___,功能:______。
(3)恶性肿瘤的转移往往是肿瘤治疗失败的主要原因,科学家推测肿瘤的转移与迁移小体的产生有关。根据上文中的研究成果,请你提出一种可能对抑制肿瘤转移有利的治疗思路。_________
3. 学习以下材料,回答(1)~(5)题。
囊泡运输的分子机制
鲁斯曼用拆分细胞囊泡组分的方法研究囊泡运输。首先将酵母菌破碎,随后分离囊泡,将这些囊泡在试管中孵育,然后借助显微镜等技术检测囊泡的变化,并最终鉴定出与囊泡运输相关的分子。利用这套试管系统,他们发现覆盖在膜上的一个分子外被对囊泡运输非常重要,囊泡在分子外被的作用下,从起始膜(内质网膜或高尔基体膜)出芽分泌,然后失去它们的外被,和其他的膜融合。他们富集了大量的外被蛋白,并分析了外被蛋白的组成,发现外被由7种蛋白组成,其中一种为GTP结合蛋白,这种GTP结合蛋白提供了外被形成和出芽的基础。GTP结合状态下,GTP结合蛋白与膜接触,和其他蛋白组成7种蛋白聚合体,自然聚集成一个弯曲状结构,最终将囊泡从膜上剪切下来。这个过程中,外被组装提供了必要的