内容正文:
热点01 阿尔茨海默症与蛋白质的结构、功能
阿尔茨海默症(Alzheimer's disease,简称AD)是一种进行性神经系统退行性疾病,主要影响大脑的记忆、思维、语言和行为等功能。阿尔茨海默症的发病机制与蛋白质的结构和功能之间,存在极其严密的逻辑链条。简单来说,AD是蛋白质的“身份错乱”和“行为失控”导致的疾病。因此,结合“Aβ(β-淀粉样蛋白)斑块”、“Tau蛋白过度磷酸化”等考查蛋白质结构、功能和合成、运输、加工等过程是高考中的一个热门考点。
猜押1 蛋白质的结构
1.研究发现,阿尔茨海默症的发生与脑组织中-淀粉样蛋白异常聚集,并沉积于神经细胞间隙密切相关。在研究中,科研人员将提取的-淀粉样蛋白进行加热处理后,其生物学功能明显丧失。-淀粉样蛋白活性丧失的主要原因是( )
A.水解生成多肽
B.空间结构被破坏
C.肽键断裂
D.水解为氨基酸
2.研究表明,引起阿尔兹海默症的β-AP(β淀粉样蛋白)是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP形成β-AP的过程如图所示。根据上述信息,下列说法正确的是( )
A.APP形成β-AP的过程中只需要β-分泌酶的作用
B.β-AP分子中至少含有39个肽键
C.β-AP寡聚合物是由多个β-AP分子脱水缩合形成
D.β-AP的作用效果可能是引起大脑功能异常,说明所有蛋白质都可在细胞内发挥作用
【答案】1.B 2.C
【解析】1.A、加热处理并未引入水解酶或强酸强碱,不会发生水解反应,A错误;B、高温会破坏蛋白质的空间结构(如氢键等次级键断裂),导致其生物学功能丧失,符合题干中“加热处理后功能丧失”的现象,B正确;C、肽键是蛋白质一级结构的关键化学键,加热变性仅破坏空间结构,不破坏肽键,C错误;D、水解为氨基酸需肽键彻底断裂,加热处理无法实现此过程,D错误。
2.A、由图可知,APP形成β-AP的过程中需要β-分泌酶和γ-分泌酶的作用,A错误;B、由图可知,β-AP分子中的氨基酸数目=695-596-(695-635) =39,则肽键数=氨基酸数-肽链数=38个,B错误;C、根据题图可知,β-AP寡聚合物是由多个β-AP分子脱水缩合形成的,C正确;D、β-AP沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病理征,可见β-AP的作用效果可能是引起大脑功能异常,但并不能说明每种蛋白质都在细胞内发挥作用,D错误。
1.蛋白质的基本组成单位——氨基酸
2.蛋白质的结构及其多样性
结构层次
结构描述
主要作用力/特征
与多样性的关系/功能意义
一级结构
蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序(序列)
肽键、二硫键(部分)
氨基酸序列的差异是蛋白质多样性的根本原因;序列决定高级结构
二级结构
多肽链主链原子在局部空间的有规律折叠
氢键(主要)
α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲;组合方式影响整体构象
三级结构
整条多肽链在三维空间中的整体折叠构象
疏水作用、氢键、离子键、范德华力、二硫键等
形成活性中心(如酶的结合位点);同一家族蛋白的三级结构相似但细节差异决定功能特异性
四级结构
多条亚基(多肽链)组装成有功能的蛋白质复合物
亚基间的非共价相互作用(疏水、氢键、离子键)
亚基组成及排列方式的差异增加蛋白质功能的复杂性;如血红蛋白的协同效应
在细胞内,组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成百上千,氨基酸形成肽链时,不同种类氨基酸的排列顺序千变万化,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别,因此,蛋白质分子的结构极其多样,这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。
猜押2 蛋白质的功能
1.巨自噬和分子伴侣自噬(CMA)是降解异常蛋白的两种自噬过程。巨自噬通过自噬体与溶酶体的融合完成。CMA过程中,分子伴侣Hsc70帮助目标蛋白去除折叠,由位于溶酶体膜上的受体蛋白识别目标蛋白暴露出的特定氨基酸序列(如KFERQ),目标蛋白进入溶酶体降解。阿尔兹海默症(AD)患者的神经细胞中常出现CMA活性降低,Tau蛋白累积(Tau积累会导致记忆障碍)。下列说法错误的是( )
A.含有KFERQ序列的异常蛋白不一定被溶酶体膜上的受体蛋白识别
B.Tau蛋白中可能包含KFERQ氨基酸序列,提高CMA活性的药物可能会减缓AD发病进程
C.巨自噬过程体现了生物膜的流动性和选择透过性
D.某些条件下,细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量
【答案】1.C
【解析】1.A、根据题干信息,当位于溶酶体膜上的受体蛋白识别目标蛋白暴露出的特定氨基酸序列(如KFERQ)后,目标蛋白才能进入溶酶体被降解,识别具有特异性,所以含有KFERQ序列的异常蛋白不一定被溶酶体膜上的受体蛋白识别,A正确;
B、Tau蛋白累积,是由于CMA活性降低,活性降低,分子伴侣Hsc70帮助目标蛋白去除折叠、暴露KFERQ氨基酸序列的过程,时间可能会延长,但不影响产生KFERQ氨基酸序列,所以Tau蛋白中可能包含KFERQ氨基酸序列,提高CMA活性的药物可能会减缓AD发病进程,B正确;
C、巨自噬是通过自噬体与溶酶体的融合完成,体现了生物膜的流动性,C错误;
D、在细胞自噬的过程中,溶酶体中的水解酶将自噬体分解的同时,产物如果对细胞有用,会被再次吸收利用,如物质和能量等,D正确;
1.蛋白质的功能
功能类型
功能描述
典型实例
作用机制/特点
结构蛋白
构成细胞和生物体结构的重要物质
肌肉、头发、羽毛、蛛丝、细胞骨架蛋白
提供机械支撑,维持细胞与组织形态
调节蛋白
调节机体的生命活动
胰岛素、生长激素、胰高血糖素
作为激素或信号分子,参与细胞间通讯与代谢调控
催化蛋白
催化细胞中的化学反应
绝大多数酶(如淀粉酶、蛋白酶、DNA聚合酶)
降低反应活化能,高效特异性催化
运输蛋白
运输特定物质
血红蛋白(运输氧气)、载体蛋白(跨膜运输)、脂蛋白
结合并运送小分子或离子,维持体内物质平衡
免疫蛋白
抵御病菌和病毒等抗原的侵害
抗体(免疫球蛋白)、补体蛋白
识别并结合抗原,介导免疫防御
一、单选题
1.APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因。APOE 基因主要负责编码APOE蛋白。APOE蛋白在人群中有APOE2、APOE3和APOE4等3种亚型。研究发现,APOE2的携带者,不易患阿尔茨海默病;而APOE4的携带者,患病风险成倍增加。科学家找到了阿尔兹海默症最强风险因子APOE4受体。下列相关叙述不正确的是( )
A.科学家从分子水平找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”
B.APOE4 的携带者, 患病风险成倍增加,可能与细胞膜上的受体蛋白有关
C.APOE蛋白存在不同的亚型只与肽链的空间结构有关
D.这一发现对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义
【答案】C
【详解】A、题意显示,科学家找到了阿尔兹海默症最强风险因子APOE4受体。而APOE4受体的化学本质是蛋白质属于分子水平的研究,故科学家从分子水平找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”,A正确;
B、研究发现,APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因,APOE4受体是阿尔茨海默症最强风险因子,APOE4的携带者,患病风险成倍增加,据此可推测,这可能与细胞膜上的受体蛋白APOE4有关,B正确;
C、蛋白质分子的结构多样性与组成的它的氨基酸种类、数目、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关,故APOE蛋白存在不同的亚型不仅与蛋白质的空间结构有关,还与组成它的氨基酸种类、数目和排列顺序有关,C错误;
D、题意显示,POE4是阿尔茨海默病最大的风险基因,找到APOE4的受体,可能是破解阿尔茨海默病的关键,即这一发现对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义,D正确。
故选C。
2.图1为某种肽类物质 Aβ形成的过程示意图,其空间结构如图2。Aβ在健康人的大脑中有营养神经的作用。Aβ产生量过多会出现错误折叠并形成聚集体如图3,从而产生神经毒性并最终导致阿尔兹海默病。下列相关叙述错误的是( )
A.淀粉样前体蛋白形成Aβ需要消耗水分子
B.β-分泌酶和γ-分泌酶通过作用于肽键形成Aβ
C.为预防阿尔兹海默病,可阻止淀粉样前体蛋白的合成以杜绝Aβ的产生
D.蛋白质氨基酸序列未改变但空间结构发生改变也可能会导致其功能完全改变
【答案】C
【详解】A、结合图示可知,Aβ形成时需要水解两个肽键,故需要消耗2个水分子,A正确;
B、β-分泌酶和γ-分泌酶作用于肽键从而形成Aβ,该过程需要消耗水,B正确;
C、Aβ在健康人的大脑中有营养神经的作用,完全杜绝Aβ的产生可能会影响神经的正常功能,C错误;
D、根据结构与功能相适应的原理推测,蛋白质的氨基酸序列不变,蛋白质的空间结构发生改变可能会导致其功能完全改变,D正确。
故选C。
3.研究发现阿尔兹海默症(AD)与脑部的β淀粉样蛋白(Aβ)寡聚有关,Aβ寡聚体能引起一系列的神经细胞毒性反应,造成神经细胞死亡。相关机制如下图,以下叙述正确的是( )
A.Aβ单体是由APP经淀粉酶水解产生的
B.神经递质是大分子需经过胞吐作用才能从突触前膜释放到突触间隙
C.AD患者的血糖浓度可能高于正常人
D.Aβ寡聚体与胰岛素受体、NMDA受体、卷曲蛋白受体都能结合说明受体没有特异性
【答案】C
【详解】A、APP是一种跨膜蛋白,Aβ单体是由APP在蛋白酶作用下水解产生的,而不是经淀粉酶水解产生的,A错误;
B、神经递质虽然都经胞吐释放,但未必都是大分子,B错误;
C、从图示可知,Aβ寡聚体会与细胞膜上胰岛素受体相结合,胰岛素无法与受体结合,细胞无法获得摄取葡萄糖的信息,从而导致血糖高于正常人,C正确;
D、Aβ寡聚体与胰岛素受体、NMDA受体、卷曲蛋白受体都能结合,但结合位点不同,所以受体仍然具有特异性,D错误。
故选C。
4.阿尔兹海默病(神经细胞凋亡所致)、癌症等多种疾病的发生都与细胞凋亡异常有关。研究发现,细胞接受凋亡信号后,caspase发挥重要作用(如下图所示),最终形成一些大小不等,内含细胞器及核碎片的膜被小体,称为凋亡小体。下列叙述错误的是( )
A.凋亡小体的形成可能与活化的蛋白酶caspaseY 切割细胞骨架蛋白有关
B.接受凋亡信号后,蛋白酶 caspase发生放大效应利于迅速产生凋亡效应
C.可通过抑制蛋白酶 caspase的活性来治疗阿尔兹海默病和癌症
D.吞噬细胞以胞吞方式吞噬凋亡小体后通过溶酶体将其分解消化
【答案】C
【详解】A、凋亡小体是内含细胞器及核碎片的膜被小体,细胞骨架参与维持细胞形态等功能,细胞接受凋亡信号后,活化的蛋白酶caspaseY切割细胞骨架蛋白可能是凋亡小体形成的原因之一,A正确;
B、由图可知,细胞接受凋亡信号后,caspase通过级联反应发生放大效应,这样有利于迅速产生凋亡效应,B正确;
C、阿尔兹海默病(神经细胞凋亡所致)、癌症等多种疾病的发生都与细胞凋亡异常有关。对于阿尔兹海默病,神经细胞凋亡过度,癌症是细胞癌变后增殖不受控制,凋亡不足。如果是神经细胞凋亡过度导致的阿尔兹海默病,抑制caspase活性可能会加重病情,对于癌症可以抑制caspase活性来阻止癌细胞凋亡,但不能一概而论地说可通过抑制蛋白酶caspase的活性来治疗阿尔兹海默病和癌症,C错误;
D、吞噬细胞以胞吞方式吞噬凋亡小体后,凋亡小体进入吞噬细胞形成吞噬体,吞噬体与溶酶体融合,溶酶体中的水解酶将其分解消化,D正确。
故选C。
5.阿尔兹海默病是老年人常见的一种疾病,该病主要表现为患者逐渐丧失记忆和语言功能、情绪不稳定。研究发现该病是由患者大脑内某些区域的神经元中,β淀粉样蛋白异常加工,进而引起细胞大量死亡造成。下列关于其致病机理的说法不正确的是( )
A.阿尔兹海默病与细胞内肽链的折叠错误有关
B.阿尔兹海默症患者记不住刚刚发生过的事情,可能与大脑中形状像海马的脑区神经元大量死亡有关
C.神经干细胞和iPS细胞在治疗阿尔兹海默病方面具有重要作用和前景
D.阿尔兹海默病与主导语言功能的大脑的右半球功能障碍有关
【答案】D
【详解】A、由题意可知,阿尔兹海默病β淀粉样蛋白异常加工,将细胞内肽链的折叠错误,A正确;
B、海马体主要负责学习和记忆,日常生活中的短期记忆都储存在海马体中,所以人脑的短期记忆与大脑皮层形状像海马的脑区有关,阿尔兹海默症患者记不住刚刚发生过的事情,可能与海马区神经元大量死亡有关,B正确;
C、神经干细胞和iPS细胞可以培养诱导出新的组织细胞,在治疗阿尔茨海默病等方面有重要价值,C正确;
D、语言功能是人脑特有的高级功能,语言区位于大脑皮层左半球侧面,D错误。
故选D。
6.阿尔兹海默病(AD)主要表现为渐进性记忆力衰退、认知能力下降、语言障碍等,患者大脑皮层神经元大量减少,显微镜下可见神经元之间存在淀粉样蛋白斑块(是由β-淀粉样蛋白在细胞外聚集而成的)。AD患者存在胆碱分泌神经元的抗体,大脑皮层弥漫性萎缩,神经元大量减少。研究人员以小鼠为实验材料探究β-淀粉样蛋白对突触后膜电位的影响,对照组向成年小鼠脑室内注射1.5L生理盐水,实验组进行相关处理,一段时间后测定突触后膜电位变化,实验结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.AD患者胆碱分泌神经元损伤可能与胆碱分泌神经元的抗体有关
B.患者会出现排尿反射丧失、痛觉减弱、肢体僵硬、呼吸暂停等
C.实验组处理是向成年小鼠脑室内注射1.5Lβ-淀粉样蛋白提取物
D.β-淀粉样蛋白的聚集会抑制突触后膜电位,抑制作用效果与处理时间有关
【答案】B
【详解】A、AD患者存在胆碱分泌神经元的抗体,该抗体会攻击自身组织细胞引起损伤进而导致胆碱分泌神经元损伤,A正确;
B、躯体的感觉在大脑皮层中形成,同时肢体的运动需要大脑皮层的支配,排尿反射中枢位于脊髓中,不会引起排尿反射丧失,呼吸中枢在脑干不会引起呼吸暂停,B错误;
C、根据实验目的可知,本实验的自变量为是否用一定量的β-淀粉样蛋白处理,对照组向成年小鼠脑室内注射1.5μL生理盐水,根据实验设计的单一变量和等量原则可推测,实验组的处理为向成年小鼠脑室内注射1.5μL(等量的)B-淀粉样蛋白提取物(溶液),C正确;
D、图示结果说明实验组小鼠的突触后膜电位下降,且随着时间的推移,效果越明显,据此可得出的结论为β-淀粉样蛋白的聚集会抑制后膜电位,且随处理时间的推移,抑制作用增强(明显),D正确。
故选B。
7.阿尔兹海默病(AD)是一种进行性神经退行性疾病,病理变化包括突触病变、记忆障碍、炎症反应等。钙敏感受体(CaSR) 是一种 G 蛋白偶联受体,可以接受细胞外 Ca²⁺信号,调节 Ca²⁺浓度,维持中枢神经内离子微环境稳定。检测发现 AD 患者的海马区域 CaSR 高表达,患者细胞内发生的具体过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.细胞内 Ca2+浓度升高引起炎症反应属于特异性免疫
B.CaSR 高表达可能会引起膜磷脂降解,造成内质网膜损伤
C.细胞外 Ca2+通过 CaSR 跨膜进入细胞是细胞内 Ca2+释放的触发因素,引起细胞内 Ca2+浓度升高
D.可通过抑制 CaSR 表达或增加膜上 TRPC6 数量来缓解阿尔兹海默病
【答案】B
【详解】A、据图可知,细胞质内钙升高可能会激活免疫细胞,导致白细胞介素增多,引起炎症反应,不是激活特异性免疫反应,A错误;
B、据图可知,CaSR高表达,磷脂酶C升高,可能会引起膜磷脂降解,造成内质网膜损伤,B正确;
C、钙敏感受体(CaSR)是一种G蛋白偶联受体,通过感应细胞外Ca2+水平的变化,调节Ca2+浓度,细胞外Ca2+与CaSR识别并接收信号,是细胞内Ca2+释放的触发因素,引起Ca2+从TRPC6通道进入,而不是通过CaSR跨膜进入,C错误;
D、据题意可知,检测发现AD患者的海马区域CaSR高表达,所以可通过抑制CaSR表达或减少膜上TRPC6数量来缓解阿尔兹海默病,D错误。
故选B。
8.阿尔兹海默症(AD)患者通常表现是记忆力减退、认知障碍、语言表达困难等,体育锻炼可减少大脑中β淀粉样蛋白(Aβ)沉积,从而减轻阿尔兹海默症。研究发现运动多的AD小鼠脑中鸢尾素水平提高。鸢尾素是一种激素,通过促进神经胶质细胞分泌脑啡肽酶从而降解Aβ,相关推测不合理的是( )
A.神经胶质细胞有支持、恢复神经元的作用,上有鸢尾素的受体
B.抑制脑啡肽酶的活性,会使大脑中Aβ水平升高
C.AD小鼠的Aβ主要沉积在神经胶质细胞中
D.AD患者形象思维能力受损可能与大脑皮层右半球受损有关
【答案】C
【详解】A、神经胶质细胞有支持、恢复神经元的作用,鸢尾素通过促进神经胶质细胞分泌脑啡肽酶从而降解Aβ,说明神经胶质细胞上存在鸢尾素的特异性受体,A正确;
B、脑啡肽酶可降解Aβ,抑制脑啡肽酶的活性,会使大脑中Aβ水平升,B正确;
C、题干信息“促进神经胶质细胞分泌脑啡肽酶(属于分泌蛋白,分泌到细胞外)从而降解Aβ”,说明AD小鼠的Aβ并不是沉积在神经胶质细胞中,C错误;
D、大多数人的大脑左半球负责逻辑思维,右半球负责形象思维,所以患者形象思维能力受损可能与大脑皮层右半球受损有关,D正确。
故选C。
9.阿尔兹海默症(AD)是一种慢性致死性神经退行性疾病,患者常表现为记忆力衰退,失语,认知功能下降等症状。目前用于AD临床治疗的药物有胆碱酯酶抑制剂,通过抑制乙酰胆碱的分解达到治疗疾病的效果。下列叙述正确的是( )
A.大多数人主导语言功能的区域是在大脑的右半球
B.神经递质与突触后膜上特异性受体结合后立即失活
C.AD患者记忆力衰退可能与突触间隙中乙酰胆碱含量降低有关
D.胆碱酯酶抑制剂使乙酰胆碱在突触间隙中的积累量减少
【答案】C
【详解】A、大多数人主导语言功能的区域是在大脑的左半球,逻辑思维主要由左半球负责,A错误;
B、神经递质与突触后膜上特异性受体结合并发挥作用后,要么被降解要么被突触前膜回收,B错误;
CD、由题意“目前用于AD临床治疗的药物有胆碱酯酶抑制剂,通过抑制乙酰胆碱的分解达到治疗疾病的效果”可知,AD患者记忆力衰退可能与突触间隙中乙酰胆碱含量降低有关,且胆碱酯酶抑制剂使乙酰胆碱在突触间隙中的积累量增多,C正确,D错误。
故选C。
10.阿尔兹海默症(AD)是一种进行性神经退行性疾病,病理变化包括突触病变、记忆障碍、炎症反应等。钙敏感受体(CaSR)是一种G蛋白偶联受体,可以接受细胞外Ca2+信号,调节Ca2+浓度,维持中枢神经内离子微环境稳定。检测发现AD患者的海马区域CaSR高表达,患者细胞内发生的具体过程如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.细胞内Ca2+浓度升高可能会激活免疫细胞产生白细胞介素增多,引起炎症反应
B.CaSR高表达可能会引起膜磷脂降解,造成内质网膜损伤
C.细胞外Ca2+通过CaSR跨膜进入细胞是细胞内Ca2+释放的触发因素,引起细胞内Ca2+浓度升高
D.可通过抑制CaSR表达或减少膜上TRPC6数量来缓解阿尔兹海默症
【答案】C
【分析】钙敏感受体(CaSR)是一种G蛋白偶联受体,通过感应细胞外Ca2+水平的变化,调控Ca2+的吸收和排泄,从而维持体内钙稳态。
【详解】A、据图可知,细胞质内钙升高可能会激活免疫细胞产生白细胞介素增多,引起炎症反应,A正确;
B、据图可知,CaSR高表达,磷脂酶C升高,可能会引起膜磷脂降解,造成内质网膜损伤,B正确;
C、钙敏感受体(CaSR)是一种G蛋白偶联受体,通过感应细胞外Ca2+水平的变化,调节Ca2+浓度,细胞外Ca2+与CaSR识别并接收信号,是细胞内Ca2+释放的触发因素,引起Ca2+从TRPC6通道进入,引起细胞内Ca2+浓度升高,C错误;
D、据题意可知,检测发现AD患者的海马区域CaSR高表达,所以可通过抑制CaSR表达或减少膜上TRPC6数量来缓解阿尔兹海默症,D正确。
故选C。
二、多选题
11.阿尔兹海默症(AD)患者通常表现是记忆力减退、认知障碍、语言表达困难等,体育锻炼可减少大脑中β淀粉样蛋白(Aβ)沉积,从而减轻阿尔兹海默症。研究发现运动多的AD小鼠脑中鸢尾素水平提高。鸢尾素是一种激素,通过促进神经胶质细胞分泌脑啡肽酶从而降解Aβ,相关推测合理的是( )
A.神经胶质细胞有支持、恢复神经元的作用,上有鸢尾素的受体
B.抑制脑啡肽酶的活性,会使大脑中Aβ水平升高
C.AD小鼠的Aβ主要沉积在神经胶质细胞中
D.AD患者形象思维能力受损可能与大脑皮层右半球受损有关
【答案】ABD
【详解】A、神经胶质细胞有支持、恢复神经元的作用,鸢尾素通过促进神经胶质细胞分泌脑啡肽酶从而降解Aβ,说明神经胶质细胞上存在鸢尾素的特异性受体,A正确;
B、脑啡肽酶可降解Aβ,抑制脑啡肽酶的活性,会使大脑中Aβ水平升高,B正确;
C、题干信息“促进神经胶质细胞分泌脑啡肽酶(属于分泌蛋白,分泌到细胞外)从而降解Aβ”,说明AD小鼠的Aβ并不是沉积在神经胶质细胞中,C错误;
D、大多数人的大脑左半球负责逻辑思维,右半球负责形象思维,所以患者形象思维能力受损可能与大脑皮层右半球受损有关,D正确。
故选ABD。
三、综合题
12.胰岛素与其受体结合,引发细胞内信号转导是胰岛素调节血糖的关键。如果受体不能有效响应胰岛素,即胰岛素抵抗。研究发现,胰岛素抵抗与阿尔兹海默症(AD)高度关联(如图),该现象称为3型糖尿病。
(1)根据所学知识判断,图中胰岛素受体的化学组成最可能是______。
A.蛋白质 B.磷脂 C.胆固醇 D.多糖
(2)对于神经细胞而言,胰岛素信号失灵的直接作用表现为膜上葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的含量下降,其效应为______(多选)。
A.血糖上升 B.能量供应下降
C.脂质合成增强 D.蛋白质合成增加
(3)图中物质X及线粒体内发生的重要生理过程分别为______。
A.丙酮酸、卡尔文循环
B.丙酮酸、三羧酸循环
C.乙酰辅酶A、卡尔文循环
D.乙酰辅酶A、三羧酸循环
(4)临床上定量测定血糖的方法是:利用酶促反应生成有色化合物,再通过吸光度计算血糖浓度。下列表述正确的是______(编号选填)。
①吸光度值与样品浓度始终成正比
②当吸光度值大于0.9时,需稀释样品
③用吸光度计算血糖浓度,需绘制标准曲线
④需排除待测样品和试剂本身吸光度对测定结果的干扰
(5)葡萄糖是神经细胞内合成某些神经递质的原料,因此神经细胞若发生胰岛素抵抗会表现为______(多选)。
A.突触传递受限 B.囊泡扩散速度增高
C.神经递质释放减少 D.离子通道构象改变
(6)胰岛素信号转导失灵会导致tau蛋白过度磷酸化,并导致神经纤维缠绕,这是AD的重要病理标志之一。已知tau蛋白与微管蛋白结合形成微管,并维持其稳定性,因此tau蛋白参与形成的细胞结构是______。
A.质膜 B.细胞骨架 C.内质网 D.核糖体
胰岛素抵抗还会损害血脑屏障的完整性,进而允许促炎性单核细胞穿过血脑屏障进入中枢神经系统,并分化成巨噬细胞,增强炎症反应,加剧神经元损伤。
(7)巨噬细胞吞噬抗原,并将抗原呈递给______(编号选填)。
①B淋巴细胞②树突状细胞③细胞毒性T细胞④辅助T细胞⑤浆细胞
(8)刺激B淋巴细胞分化出抗体生产细胞的细胞因子,通常来自______。
A.辅助T细胞 B.巨噬细胞
C.细胞毒性T细胞 D.树突状细胞
(9)据图和上述信息判断,下列结构或物质可能出现在内环境的是______(编号选填)。
①tau蛋白②葡萄糖③神经递质④胰岛素受体
(10)根据AD的发病机理,下列有助于缓解AD的临床治疗策略,合理的是______(多选)。
A.调整饮食结构
B.口服适量胰岛素
C.补充PDK1蛋白制剂
D.改善脑部胰岛素信号转导
【答案】(1)A
(2)AB
(3)B
(4)②③④
(5)AC
(6)B
(7)④
(8)A
(9)②③
(10)ACD
【分析】在血糖平衡的调节过程中,胰岛素具有促进细胞摄取、利用、储存和转化葡萄糖的作用,是人体内唯一降低血糖的激素;胰高血糖素主要是促进血糖的来路,即促进肝糖原的分解和非糖物质转化为葡萄糖,提高血糖浓度,而具有拮抗作用;肾上腺素在血糖平衡的调节过程中,与胰高血糖素具有协同作用,而共同作用使血糖升高。
【详解】(1)中枢神经细胞质膜主要由脂质和蛋白质构成,其中通常是蛋白质作为受体,由图可知,胰岛素受体是由四个亚基构成的跨膜蛋白,A正确,BCD错误。
故选A。
(2) 对于神经细胞而言,膜上葡萄糖转运蛋白(GLUT4)可将葡萄糖运进细胞,然后氧化分解,为神经细胞的生命活动提供能量,若葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的含量下降,神经细胞摄取葡萄糖的能力降低,会导致能量供应不足,同时血糖浓度升高,所以其效应为AB,AB正确,CD错误。
故选AB。
(3)糖酵解是葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸的过程,该过程不需要氧气参与,无论有氧还是无氧条件都可进行,是有氧呼吸和无氧呼吸共有的阶段,丙酮酸进入线粒体后参与三羧酸循环(有氧呼吸第二阶段)。卡尔文循环是叶绿体中的光合作用暗反应过程,乙酰辅酶A是丙酮酸进入线粒体后进一步转化的产物,B正确,ACD错误。
故选B。
(4)①吸光度值仅在一定浓度范围内与样品浓度成正比,浓度过高时会偏离线性关系,不成正比,①错误;
②吸光度值大于0.9时,超出了线性检测范围,需要稀释样品再测定,保证结果准确性,②正确;
③用吸光度计算血糖浓度时,需先绘制已知浓度的标准曲线,再根据样品吸光度值在曲线上查找对应浓度,③正确;
④待测样品和试剂本身可能有吸光度,会干扰测定结果,因此需要设置空白对照排除该干扰,④正确。
综上所述,②③④正确。
故选②③④。
(5)胰岛素与胰岛素受体结合后,激活PI3K,PI3K再激活PDK1,PDK1促进葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的形成,增加神经细胞摄入葡萄糖。当神经细胞发生胰岛素抵抗时,会抑制PI3K的活性,进而抑制PDK1的活性,导致葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的形成减少,膜上葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的含量减少,葡萄糖摄入减少,葡萄糖是神经细胞内合成某些神经递质的原料,所以神经递质的合成不足,进而使神经递质释放减少,神经递质释放减少会造成突触传递信息受限,AC正确,BD错误。
故选AC。
(6)细胞骨架是细胞内由蛋白质纤维构成的网络结构,主要包括微管、微丝和中间纤维等。已知 tau蛋白与微管蛋白结合形成微管,并维持其稳定性,所以tau蛋白参与形成的细胞结构是细胞骨架,B正确,ACD错误。
故选B。
(7)①B淋巴细胞既是体液免疫主要免疫应答细胞,也是一种抗原呈递细胞,但不直接接受巨噬细胞的抗原呈递,①错误;
②树突状细胞是一种抗原呈递细胞,不直接接受巨噬细胞的抗原呈递,②错误;
③细胞毒性T细胞不直接接受巨噬细胞的抗原呈递,③错误;
④辅助性T细胞直接接受巨噬细胞的抗原呈递,④正确;
⑤浆细胞无法识别抗原,不直接接受巨噬细胞的抗原呈递,⑤错误。综上所述,①②③⑤错误,④正确,故选④。
(8)辅助性T细胞接受抗原呈递后,会分泌细胞因子,刺激B淋巴细胞增殖、分化为浆细胞,即抗体产生细胞;细胞毒性T细胞的作用是裂解靶细胞,巨噬细胞和树突状细胞是抗原呈递细胞,A正确,BCD错误。
故选A。
(9)①tau蛋白存在于神经细胞内,不属于内环境成分,①错误;
②葡萄糖可存在于血浆、组织液等内环境中,是内环境的成分,②正确;
③神经递质是由突触前膜释放进入突触间隙,突触间隙是神经元之间,神经元是组织细胞,所以突触间隙中是组织液,神经递质是内环境成分,③正确;
④胰岛素受体位于细胞膜上,不属于内环境成分,④错误。综上所述,①④错误,②③正确,
故选②③。
(10) A、调整饮食结构,少吃快速升糖的食物,或用粗粮部分代替,可减少胰岛素抵抗的发生,进而缓解AD的病理进程,A正确;
B、胰岛素的化学本质是蛋白质,口服后会被消化道中的蛋白酶水解,无法发挥作用,B错误;
C、补充 PDK1蛋白制剂可以促进AKT的产生,而AKT可以抑制tau蛋白过度磷酸化,减少神经纤维的缠绕,缓解AD,C正确;
D、AD的发生与脑部胰岛素信号失灵有关,改善脑部胰岛素信号转导能减轻胰岛素抵抗带来的神经纤维的缠绕和Aβ蛋白沉积,缓解AD,D正确。
故选ACD。
四、解答题
13.溶酶体膜通透化(LMP)是溶酶体损伤的重要标志,严重的LMP会引发溶酶体破裂。研究院近年发现溶酶体损伤的快速修复机制,即PITT途径(如图)。当LMP发生时,外溢的Ca2+会导致溶酶体膜表面产生高水平的PI4P。PI4P引导内质网包裹受损的溶酶体,最终借助内质网完成溶酶体的快速修复。
(1)溶酶体的主要功能是_________(答出两点)。严重的LMP会导阿尔兹海默和帕金森等多种神经退行性疾病的原因可能是_________。
(2)细胞内支持溶酶体和内质网的结构是_________,该结构的主要成分是_________。
(3)当溶酶体受损时,内质网将其包裹,体现了内质网膜具有_________的结构特点,该特点主要表现为_________。
(4)结合图像分析,PI4P引导内质网包裹受损的溶酶体后,促进修复溶酶体膜所需物质转运到溶酶体的机制是_________。
【答案】(1) 分解衰老损伤的细胞器;吞噬杀死入侵细胞的细菌或病毒 严重的LMP会导致溶酶体内的多种水解酶释放,损伤神经细胞的结构,进而造成神经退行性疾病
(2) 细胞骨架 蛋白质(纤维)
(3) 流动性 磷脂分子可以侧向自由移动;蛋白质大多也能运动
(4)PI4P引导内质网包裹溶酶体后,引导内质网向溶酶体转移胆固醇和PS,PS激活脂质转运蛋白将脂质运输到溶酶体,溶酶体借助胆固醇和脂质完成修复
【分析】当溶酶体受损后,溶酶体膜会出现破损,内部钙离子会大量运出由此刺激机体产生PI4P并于一些转运体结合,引导内质网的胆固醇和PS等物质运输到溶酶体,其中胆固醇可以稳固溶酶体膜,PS可以激活脂质转运蛋白,将内质网的脂质运输到溶酶体,并以此为原料完成溶酶体的修复。
【详解】(1)溶酶体在细胞内主要功能是分解衰老损伤的细胞器、杀死入侵细胞的细菌等病原体。LMP严重时,溶酶体的膜基本破裂,因此内部的水解酶会释放到细胞内,分解、破坏细胞结构,因此会导致组织损伤,进而造成疾病。
(2)细胞内支持细胞器的结构是细胞骨架,细胞骨架的主要成分是蛋白质纤维。
(3)溶酶体受损,内质网将其包裹的过程体现了膜具有流动性的特点,该特点的主要表现为磷脂分子是可以自由侧向移动的,蛋白质分子大多是可以运动的。
(4)结合图像分析,PI4P可以引导胆固醇和PS运输到溶酶体,PS可以激活脂质体转运蛋白向溶酶体运输脂质,以此完成溶酶体膜的修复,进而中止LMP。
14.内质网应激被认为是导致阿尔兹海默症(AD)的一项重要的病理机制。为研究其具体机制,科研人员做了一系列实验。请回答下列问题:
(1)大量未折叠或错误折叠蛋白堆积时,内质网会引发保护机制——内质网应激。发生内质网应激时,细胞可通过减少在__________中的蛋白质合成,使运往内质网的蛋白质减少,同时将错误折叠或未折叠蛋白靶向运到__________引发细胞自噬。激烈的细胞自噬可能会诱导细胞__________。
(2)已知MANF(一种神经营养因子)基因的表达在内质网应激条件下会显著升高。研究人员检测了野生型和AD小鼠海马体中MANF蛋白的含量。结果如下图所示,条带深浅及宽度与蛋白质含量呈正相关。结果显示,__________。
(3)自发兴奋性突触后电流(sEPSC)是指在没有外界刺激的情况下,突触前神经元自发释放神经递质引起突触后神经元产生的微小电流。检测野生型和MANF的转基因小鼠的sEPSC信号频率,结果如下图所示。科研人员推测MANF过表达导致海马体内(结构)__________数量减少。
(4)结合上述信息,请分析内质网应激引起AD患者记忆力下降的原因:__________。
【答案】(1) 核糖体 溶酶体 凋亡
(2)与野生型相比,AD小鼠海马体内MANF基因的表达升高,且一定范围内随年龄增加而升高
(3)突触
(4)在内质网应激条件下,MANF过表达,进而导致海马体内突触减少,最终引发记忆下降
【分析】神经系统的结构和功能的基本单位是神经元,它由胞体和突起组成。神经元之间的结构是突触。
【详解】(1)蛋白质的合成场所在核糖体,在一定条件下,细胞会将受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用,这就是细胞自噬。激烈的细胞自噬可能会诱导细胞凋亡。
(2)条带深浅及宽度与蛋白质含量呈正相关。由图可知,与野生型相比,AD小鼠海马体内MANF基因的表达升高,且一定范围内随年龄增加而升高。
(3)由图可知,转基因小鼠的自发兴奋性突触后电流频率低,可推测MANF过表达导致海马体内突触数量减少。
(4)结合上述信息,可知在内质网应激条件下,MANF过表达,进而导致海马体内突触功能异常,最终引发记忆下降。
15.阿尔兹海默病(AD)是老年痴呆症最常见的形式,其中Tau蛋白的积累以及海马神经发生的损伤是导致AD患者认知功能减退的关键因素,而THIP可抑制该过程(如图所示)。回答下列问题:
(1)老年痴呆患者表现出的认知障碍主要与中枢神经系统中的______异常或萎缩有关。感觉器官接受外界刺激后,可以产生兴奋,神经中枢可以对兴奋进行______,并最终传给相关生物效应器。
(2)GABA神经元中Tau蛋白大量表达,会引起______分泌减少,同时引起______衍生的星形胶质细胞增生,由于GABA为抑制性递质,继而引起邻近兴奋性神经元的过度______(填“抑制”或“激活”)。
(3)通过强化GABA信号可以挽救AD病人的神经再生并改善认知功能,原因是_______,海马区神经元的恢复,主要有利于恢复AD病人的______功能。
【答案】(1) 大脑皮层 分析综合
(2) GABA 神经干细胞 激活
(3) GABA与受体结合后,使兴奋性神经元低活化及促进神经干细胞再生形成神经元 记忆
【分析】兴奋在神经元之间的传递:(1)神经元之间的兴奋传递就是通过突触实现的。突触:包括突触前膜、突触间隙、突触后膜。(2)兴奋的传递方向:由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡内,所以兴奋在神经元之间(即在突触处)的传递是单向的,只能是:突触前膜→突触间隙→突触后膜(上个神经元的轴突→下个神经元的细胞体或树突)。(3)传递形式:电信号→化学信号→电信号。
【详解】(1)Tau蛋白的积累以及海马神经发生的损伤是导致AD认知功能减退的关键因素。海马神经位于大脑中枢神经系统由脑和脊髓组成,脑分为大脑、小脑、脑干和下丘脑,其中,大脑皮层是最高级中枢,老年痴呆患者表现出的认知障碍主要与中枢神经系统中的大脑皮层异常或萎缩有关。感觉器官接受外界刺激后,可以产生兴奋,神经中枢可以对兴奋进行分析和综合,并最终传给相关生物效应器。
(2)由图可知,GABA神经元中Tau蛋白大量表达,会引起GABA分泌减少,同时引起神经干细胞衍生的星形胶质细胞增生,由于GABA为抑制性递质,GABA分泌减少导致抑制作用减弱,则继而引起邻近兴奋性神经元的过度激活。
(3)通过强化GABA信号可以促进GABA与GABA受体的结合抑制邻近兴奋性神经元的过度激活,同时可以抑制神经干细胞衍生的星形胶质细胞增生的产生,挽救AD病人的神经再生并改善认知功能。短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关,尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。因此海马区神经元的恢复,主要有利于恢复AD病人的记忆功能。
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热点01 阿尔茨海默症与蛋白质的结构、功能
阿尔茨海默症(Alzheimer's disease,简称AD)是一种进行性神经系统退行性疾病,主要影响大脑的记忆、思维、语言和行为等功能。阿尔茨海默症的发病机制与蛋白质的结构和功能之间,存在极其严密的逻辑链条。简单来说,AD是蛋白质的“身份错乱”和“行为失控”导致的疾病。因此,结合“Aβ(β-淀粉样蛋白)斑块”、“Tau蛋白过度磷酸化”等考查蛋白质结构、功能和合成、运输、加工等过程是高考中的一个热门考点。
猜押1 蛋白质的结构
1.研究发现,阿尔茨海默症的发生与脑组织中-淀粉样蛋白异常聚集,并沉积于神经细胞间隙密切相关。在研究中,科研人员将提取的-淀粉样蛋白进行加热处理后,其生物学功能明显丧失。-淀粉样蛋白活性丧失的主要原因是( )
A.水解生成多肽
B.空间结构被破坏
C.肽键断裂
D.水解为氨基酸
2.研究表明,引起阿尔兹海默症的β-AP(β淀粉样蛋白)是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP形成β-AP的过程如图所示。根据上述信息,下列说法正确的是( )
A.APP形成β-AP的过程中只需要β-分泌酶的作用
B.β-AP分子中至少含有39个肽键
C.β-AP寡聚合物是由多个β-AP分子脱水缩合形成
D.β-AP的作用效果可能是引起大脑功能异常,说明所有蛋白质都可在细胞内发挥作用
1.蛋白质的基本组成单位——氨基酸
2.蛋白质的结构及其多样性
结构层次
结构描述
主要作用力/特征
与多样性的关系/功能意义
一级结构
蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序(序列)
肽键、二硫键(部分)
氨基酸序列的差异是蛋白质多样性的根本原因;序列决定高级结构
二级结构
多肽链主链原子在局部空间的有规律折叠
氢键(主要)
α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲;组合方式影响整体构象
三级结构
整条多肽链在三维空间中的整体折叠构象
疏水作用、氢键、离子键、范德华力、二硫键等
形成活性中心(如酶的结合位点);同一家族蛋白的三级结构相似但细节差异决定功能特异性
四级结构
多条亚基(多肽链)组装成有功能的蛋白质复合物
亚基间的非共价相互作用(疏水、氢键、离子键)
亚基组成及排列方式的差异增加蛋白质功能的复杂性;如血红蛋白的协同效应
在细胞内,组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成百上千,氨基酸形成肽链时,不同种类氨基酸的排列顺序千变万化,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别,因此,蛋白质分子的结构极其多样,这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。
猜押2 蛋白质的功能
1.巨自噬和分子伴侣自噬(CMA)是降解异常蛋白的两种自噬过程。巨自噬通过自噬体与溶酶体的融合完成。CMA过程中,分子伴侣Hsc70帮助目标蛋白去除折叠,由位于溶酶体膜上的受体蛋白识别目标蛋白暴露出的特定氨基酸序列(如KFERQ),目标蛋白进入溶酶体降解。阿尔兹海默症(AD)患者的神经细胞中常出现CMA活性降低,Tau蛋白累积(Tau积累会导致记忆障碍)。下列说法错误的是( )
A.含有KFERQ序列的异常蛋白不一定被溶酶体膜上的受体蛋白识别
B.Tau蛋白中可能包含KFERQ氨基酸序列,提高CMA活性的药物可能会减缓AD发病进程
C.巨自噬过程体现了生物膜的流动性和选择透过性
D.某些条件下,细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量
1.蛋白质的功能
功能类型
功能描述
典型实例
作用机制/特点
结构蛋白
构成细胞和生物体结构的重要物质
肌肉、头发、羽毛、蛛丝、细胞骨架蛋白
提供机械支撑,维持细胞与组织形态
调节蛋白
调节机体的生命活动
胰岛素、生长激素、胰高血糖素
作为激素或信号分子,参与细胞间通讯与代谢调控
催化蛋白
催化细胞中的化学反应
绝大多数酶(如淀粉酶、蛋白酶、DNA聚合酶)
降低反应活化能,高效特异性催化
运输蛋白
运输特定物质
血红蛋白(运输氧气)、载体蛋白(跨膜运输)、脂蛋白
结合并运送小分子或离子,维持体内物质平衡
免疫蛋白
抵御病菌和病毒等抗原的侵害
抗体(免疫球蛋白)、补体蛋白
识别并结合抗原,介导免疫防御
一、单选题
1.APOE4是阿尔茨海默病最大的风险基因。APOE 基因主要负责编码APOE蛋白。APOE蛋白在人群中有APOE2、APOE3和APOE4等3种亚型。研究发现,APOE2的携带者,不易患阿尔茨海默病;而APOE4的携带者,患病风险成倍增加。科学家找到了阿尔兹海默症最强风险因子APOE4受体。下列相关叙述不正确的是( )
A.科学家从分子水平找到了可能触发阿尔茨海默病记忆衰退的“机关”
B.APOE4 的携带者, 患病风险成倍增加,可能与细胞膜上的受体蛋白有关
C.APOE蛋白存在不同的亚型只与肽链的空间结构有关
D.这一发现对理解阿尔茨海默病的发病机制和开展针对性的药物设计具有重要意义
2.图1为某种肽类物质 Aβ形成的过程示意图,其空间结构如图2。Aβ在健康人的大脑中有营养神经的作用。Aβ产生量过多会出现错误折叠并形成聚集体如图3,从而产生神经毒性并最终导致阿尔兹海默病。下列相关叙述错误的是( )
A.淀粉样前体蛋白形成Aβ需要消耗水分子
B.β-分泌酶和γ-分泌酶通过作用于肽键形成Aβ
C.为预防阿尔兹海默病,可阻止淀粉样前体蛋白的合成以杜绝Aβ的产生
D.蛋白质氨基酸序列未改变但空间结构发生改变也可能会导致其功能完全改变
3.研究发现阿尔兹海默症(AD)与脑部的β淀粉样蛋白(Aβ)寡聚有关,Aβ寡聚体能引起一系列的神经细胞毒性反应,造成神经细胞死亡。相关机制如下图,以下叙述正确的是( )
A.Aβ单体是由APP经淀粉酶水解产生的
B.神经递质是大分子需经过胞吐作用才能从突触前膜释放到突触间隙
C.AD患者的血糖浓度可能高于正常人
D.Aβ寡聚体与胰岛素受体、NMDA受体、卷曲蛋白受体都能结合说明受体没有特异性
4.阿尔兹海默病(神经细胞凋亡所致)、癌症等多种疾病的发生都与细胞凋亡异常有关。研究发现,细胞接受凋亡信号后,caspase发挥重要作用(如下图所示),最终形成一些大小不等,内含细胞器及核碎片的膜被小体,称为凋亡小体。下列叙述错误的是( )
A.凋亡小体的形成可能与活化的蛋白酶caspaseY 切割细胞骨架蛋白有关
B.接受凋亡信号后,蛋白酶 caspase发生放大效应利于迅速产生凋亡效应
C.可通过抑制蛋白酶 caspase的活性来治疗阿尔兹海默病和癌症
D.吞噬细胞以胞吞方式吞噬凋亡小体后通过溶酶体将其分解消化
5.阿尔兹海默病是老年人常见的一种疾病,该病主要表现为患者逐渐丧失记忆和语言功能、情绪不稳定。研究发现该病是由患者大脑内某些区域的神经元中,β淀粉样蛋白异常加工,进而引起细胞大量死亡造成。下列关于其致病机理的说法不正确的是( )
A.阿尔兹海默病与细胞内肽链的折叠错误有关
B.阿尔兹海默症患者记不住刚刚发生过的事情,可能与大脑中形状像海马的脑区神经元大量死亡有关
C.神经干细胞和iPS细胞在治疗阿尔兹海默病方面具有重要作用和前景
D.阿尔兹海默病与主导语言功能的大脑的右半球功能障碍有关
6.阿尔兹海默病(AD)主要表现为渐进性记忆力衰退、认知能力下降、语言障碍等,患者大脑皮层神经元大量减少,显微镜下可见神经元之间存在淀粉样蛋白斑块(是由β-淀粉样蛋白在细胞外聚集而成的)。AD患者存在胆碱分泌神经元的抗体,大脑皮层弥漫性萎缩,神经元大量减少。研究人员以小鼠为实验材料探究β-淀粉样蛋白对突触后膜电位的影响,对照组向成年小鼠脑室内注射1.5L生理盐水,实验组进行相关处理,一段时间后测定突触后膜电位变化,实验结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.AD患者胆碱分泌神经元损伤可能与胆碱分泌神经元的抗体有关
B.患者会出现排尿反射丧失、痛觉减弱、肢体僵硬、呼吸暂停等
C.实验组处理是向成年小鼠脑室内注射1.5Lβ-淀粉样蛋白提取物
D.β-淀粉样蛋白的聚集会抑制突触后膜电位,抑制作用效果与处理时间有关
7.阿尔兹海默病(AD)是一种进行性神经退行性疾病,病理变化包括突触病变、记忆障碍、炎症反应等。钙敏感受体(CaSR) 是一种 G 蛋白偶联受体,可以接受细胞外 Ca²⁺信号,调节 Ca²⁺浓度,维持中枢神经内离子微环境稳定。检测发现 AD 患者的海马区域 CaSR 高表达,患者细胞内发生的具体过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.细胞内 Ca2+浓度升高引起炎症反应属于特异性免疫
B.CaSR 高表达可能会引起膜磷脂降解,造成内质网膜损伤
C.细胞外 Ca2+通过 CaSR 跨膜进入细胞是细胞内 Ca2+释放的触发因素,引起细胞内 Ca2+浓度升高
D.可通过抑制 CaSR 表达或增加膜上 TRPC6 数量来缓解阿尔兹海默病
8.阿尔兹海默症(AD)患者通常表现是记忆力减退、认知障碍、语言表达困难等,体育锻炼可减少大脑中β淀粉样蛋白(Aβ)沉积,从而减轻阿尔兹海默症。研究发现运动多的AD小鼠脑中鸢尾素水平提高。鸢尾素是一种激素,通过促进神经胶质细胞分泌脑啡肽酶从而降解Aβ,相关推测不合理的是( )
A.神经胶质细胞有支持、恢复神经元的作用,上有鸢尾素的受体
B.抑制脑啡肽酶的活性,会使大脑中Aβ水平升高
C.AD小鼠的Aβ主要沉积在神经胶质细胞中
D.AD患者形象思维能力受损可能与大脑皮层右半球受损有关
9.阿尔兹海默症(AD)是一种慢性致死性神经退行性疾病,患者常表现为记忆力衰退,失语,认知功能下降等症状。目前用于AD临床治疗的药物有胆碱酯酶抑制剂,通过抑制乙酰胆碱的分解达到治疗疾病的效果。下列叙述正确的是( )
A.大多数人主导语言功能的区域是在大脑的右半球
B.神经递质与突触后膜上特异性受体结合后立即失活
C.AD患者记忆力衰退可能与突触间隙中乙酰胆碱含量降低有关
D.胆碱酯酶抑制剂使乙酰胆碱在突触间隙中的积累量减少
10.阿尔兹海默症(AD)是一种进行性神经退行性疾病,病理变化包括突触病变、记忆障碍、炎症反应等。钙敏感受体(CaSR)是一种G蛋白偶联受体,可以接受细胞外Ca2+信号,调节Ca2+浓度,维持中枢神经内离子微环境稳定。检测发现AD患者的海马区域CaSR高表达,患者细胞内发生的具体过程如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.细胞内Ca2+浓度升高可能会激活免疫细胞产生白细胞介素增多,引起炎症反应
B.CaSR高表达可能会引起膜磷脂降解,造成内质网膜损伤
C.细胞外Ca2+通过CaSR跨膜进入细胞是细胞内Ca2+释放的触发因素,引起细胞内Ca2+浓度升高
D.可通过抑制CaSR表达或减少膜上TRPC6数量来缓解阿尔兹海默症
二、多选题
11.阿尔兹海默症(AD)患者通常表现是记忆力减退、认知障碍、语言表达困难等,体育锻炼可减少大脑中β淀粉样蛋白(Aβ)沉积,从而减轻阿尔兹海默症。研究发现运动多的AD小鼠脑中鸢尾素水平提高。鸢尾素是一种激素,通过促进神经胶质细胞分泌脑啡肽酶从而降解Aβ,相关推测合理的是( )
A.神经胶质细胞有支持、恢复神经元的作用,上有鸢尾素的受体
B.抑制脑啡肽酶的活性,会使大脑中Aβ水平升高
C.AD小鼠的Aβ主要沉积在神经胶质细胞中
D.AD患者形象思维能力受损可能与大脑皮层右半球受损有关
三、综合题
12.胰岛素与其受体结合,引发细胞内信号转导是胰岛素调节血糖的关键。如果受体不能有效响应胰岛素,即胰岛素抵抗。研究发现,胰岛素抵抗与阿尔兹海默症(AD)高度关联(如图),该现象称为3型糖尿病。
(1)根据所学知识判断,图中胰岛素受体的化学组成最可能是______。
A.蛋白质 B.磷脂 C.胆固醇 D.多糖
(2)对于神经细胞而言,胰岛素信号失灵的直接作用表现为膜上葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的含量下降,其效应为______(多选)。
A.血糖上升 B.能量供应下降
C.脂质合成增强 D.蛋白质合成增加
(3)图中物质X及线粒体内发生的重要生理过程分别为______。
A.丙酮酸、卡尔文循环
B.丙酮酸、三羧酸循环
C.乙酰辅酶A、卡尔文循环
D.乙酰辅酶A、三羧酸循环
(4)临床上定量测定血糖的方法是:利用酶促反应生成有色化合物,再通过吸光度计算血糖浓度。下列表述正确的是______(编号选填)。
①吸光度值与样品浓度始终成正比
②当吸光度值大于0.9时,需稀释样品
③用吸光度计算血糖浓度,需绘制标准曲线
④需排除待测样品和试剂本身吸光度对测定结果的干扰
(5)葡萄糖是神经细胞内合成某些神经递质的原料,因此神经细胞若发生胰岛素抵抗会表现为______(多选)。
A.突触传递受限 B.囊泡扩散速度增高
C.神经递质释放减少 D.离子通道构象改变
(6)胰岛素信号转导失灵会导致tau蛋白过度磷酸化,并导致神经纤维缠绕,这是AD的重要病理标志之一。已知tau蛋白与微管蛋白结合形成微管,并维持其稳定性,因此tau蛋白参与形成的细胞结构是______。
A.质膜 B.细胞骨架 C.内质网 D.核糖体
胰岛素抵抗还会损害血脑屏障的完整性,进而允许促炎性单核细胞穿过血脑屏障进入中枢神经系统,并分化成巨噬细胞,增强炎症反应,加剧神经元损伤。
(7)巨噬细胞吞噬抗原,并将抗原呈递给______(编号选填)。
①B淋巴细胞②树突状细胞③细胞毒性T细胞④辅助T细胞⑤浆细胞
(8)刺激B淋巴细胞分化出抗体生产细胞的细胞因子,通常来自______。
A.辅助T细胞 B.巨噬细胞
C.细胞毒性T细胞 D.树突状细胞
(9)据图和上述信息判断,下列结构或物质可能出现在内环境的是______(编号选填)。
①tau蛋白②葡萄糖③神经递质④胰岛素受体
(10)根据AD的发病机理,下列有助于缓解AD的临床治疗策略,合理的是______(多选)。
A.调整饮食结构
B.口服适量胰岛素
C.补充PDK1蛋白制剂
D.改善脑部胰岛素信号转导
四、解答题
13.溶酶体膜通透化(LMP)是溶酶体损伤的重要标志,严重的LMP会引发溶酶体破裂。研究院近年发现溶酶体损伤的快速修复机制,即PITT途径(如图)。当LMP发生时,外溢的Ca2+会导致溶酶体膜表面产生高水平的PI4P。PI4P引导内质网包裹受损的溶酶体,最终借助内质网完成溶酶体的快速修复。
(1)溶酶体的主要功能是_________(答出两点)。严重的LMP会导阿尔兹海默和帕金森等多种神经退行性疾病的原因可能是_________。
(2)细胞内支持溶酶体和内质网的结构是_________,该结构的主要成分是_________。
(3)当溶酶体受损时,内质网将其包裹,体现了内质网膜具有_________的结构特点,该特点主要表现为_________。
(4)结合图像分析,PI4P引导内质网包裹受损的溶酶体后,促进修复溶酶体膜所需物质转运到溶酶体的机制是_________。
14.内质网应激被认为是导致阿尔兹海默症(AD)的一项重要的病理机制。为研究其具体机制,科研人员做了一系列实验。请回答下列问题:
(1)大量未折叠或错误折叠蛋白堆积时,内质网会引发保护机制——内质网应激。发生内质网应激时,细胞可通过减少在__________中的蛋白质合成,使运往内质网的蛋白质减少,同时将错误折叠或未折叠蛋白靶向运到__________引发细胞自噬。激烈的细胞自噬可能会诱导细胞__________。
(2)已知MANF(一种神经营养因子)基因的表达在内质网应激条件下会显著升高。研究人员检测了野生型和AD小鼠海马体中MANF蛋白的含量。结果如下图所示,条带深浅及宽度与蛋白质含量呈正相关。结果显示,__________。
(3)自发兴奋性突触后电流(sEPSC)是指在没有外界刺激的情况下,突触前神经元自发释放神经递质引起突触后神经元产生的微小电流。检测野生型和MANF的转基因小鼠的sEPSC信号频率,结果如下图所示。科研人员推测MANF过表达导致海马体内(结构)__________数量减少。
(4)结合上述信息,请分析内质网应激引起AD患者记忆力下降的原因:__________。
15.阿尔兹海默病(AD)是老年痴呆症最常见的形式,其中Tau蛋白的积累以及海马神经发生的损伤是导致AD患者认知功能减退的关键因素,而THIP可抑制该过程(如图所示)。回答下列问题:
(1)老年痴呆患者表现出的认知障碍主要与中枢神经系统中的______异常或萎缩有关。感觉器官接受外界刺激后,可以产生兴奋,神经中枢可以对兴奋进行______,并最终传给相关生物效应器。
(2)GABA神经元中Tau蛋白大量表达,会引起______分泌减少,同时引起______衍生的星形胶质细胞增生,由于GABA为抑制性递质,继而引起邻近兴奋性神经元的过度______(填“抑制”或“激活”)。
(3)通过强化GABA信号可以挽救AD病人的神经再生并改善认知功能,原因是_______,海马区神经元的恢复,主要有利于恢复AD病人的______功能。
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题号
1
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6
7
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9
10
11
答案
C
C
C
C
D
B
B
A
C
C
ABD
12.(1)A (2)AB (3)B (4)②③④ (5)AC (6)B (7)④ (8)A (9)②③
(10)ACD
13.(1)分解衰老损伤的细胞器;吞噬杀死入侵细胞的细菌或病毒 严重的LMP会导致溶酶体内的多种水解酶释放,损伤神经细胞的结构,进而造成神经退行性疾病
(2)细胞骨架 蛋白质(纤维)
(3)流动性 磷脂分子可以侧向自由移动;蛋白质大多也能运动
(4)PI4P引导内质网包裹溶酶体后,引导内质网向溶酶体转移胆固醇和PS,PS激活脂质转运蛋白将脂质运输到溶酶体,溶酶体借助胆固醇和脂质完成修复
14.(1)核糖体 溶酶体 凋亡
(2)与野生型相比,AD小鼠海马体内MANF基因的表达升高,且一定范围内随年龄增加而升高
(3)突触
(4)在内质网应激条件下,MANF过表达,进而导致海马体内突触减少,最终引发记忆下降
15.(1)大脑皮层 分析综合
(2)GABA 神经干细胞 激活
(3)GABA与受体结合后,使兴奋性神经元低活化及促进神经干细胞再生形成神经元 记忆
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