范六民 佟向軍 張雁云 王戎疆 杜 軍

（1 北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100871 2 北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100875 3 中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100080）

理論考試1 共計(jì)3 h。

1～11 題：生命藍(lán)圖；12～21 題：生命的組成與生長(zhǎng)；22～33 題：對(duì)世界作出反應(yīng)；34～46 題：分享世界。

對(duì)世界作出反應(yīng)

22.細(xì)胞蛋白圖譜：蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的定位決定了其與哪些分子相互作用，進(jìn)而影響它們的功能。瑞典和劍橋的科學(xué)家合作，使用顯微鏡在多種細(xì)胞類型中繪制了多于12 000 個(gè)人類蛋白的定位。下圖中，圓周周圍的實(shí)心條表示每個(gè)細(xì)胞器內(nèi)的所有不同類型的蛋白質(zhì)，不同細(xì)胞器中相同類型的蛋白質(zhì)之間以線條相連。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.大多數(shù)蛋白質(zhì)僅在某一個(gè)細(xì)胞器中存在

B.大多數(shù)線粒體蛋白僅在線粒體中存在

C.大多數(shù)在多個(gè)細(xì)胞器中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)均勻分布

23.鈣信號(hào)：Jean Hanson（1919—1973）發(fā)現(xiàn)了肌肉收縮機(jī)理。收縮是由鈣離子在細(xì)胞質(zhì)中積累引起的，松弛過程中鈣離子的累積被迅速消除。鈣離子通過質(zhì)膜上的通道（圖1）或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的通道（圖2）擴(kuò)散。（圖1紫色）質(zhì)膜上的通道，去極化時(shí)開放，孔寬=1 個(gè)原子；（圖2橙色）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的通道，面向細(xì)胞質(zhì)一側(cè)結(jié)合鈣離子而開啟，孔寬=100 多個(gè)原子。下圖顯示了不同胞內(nèi)區(qū)間中主要生物離子的濃度。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.鈣離子從細(xì)胞鈣庫(kù)流入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)比從胞外流入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)更快

B.細(xì)胞質(zhì)鈣離子返回至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)時(shí)，需要逆電化學(xué)梯度

C.在質(zhì)膜上人工表達(dá)鈣離子通道（圖2）可改善肌肉功能

D.峰值鈣流在高頻肌肉比低頻肌肉更大

24.動(dòng)作電位傳播：Alan Hodgkin 爵士（1914—1998）和Andrew Huxley 爵士（1917—2012）解釋了動(dòng)作電位是如何發(fā)生和傳播的。（?。╈o息神經(jīng)元在膜兩側(cè)具有負(fù)電壓（膜電位）（膜內(nèi)為負(fù)）；（ⅱ）如果電位負(fù)值變小，離子通道打開，使電壓變?yōu)檎唬á＃┩ǖ酪詴r(shí)間依賴的狀態(tài)關(guān)閉；（ⅳ）膜回到靜息負(fù)電位前，離子通道不會(huì)再次打開；（ⅴ）當(dāng)膜的一個(gè)部分變?yōu)檎龝r(shí)，電流使得相鄰部分的負(fù)值變小?？稍谌湎x的巨大神經(jīng)元中觸發(fā)和測(cè)量人工動(dòng)作電位。將一對(duì)鄰近的刺激電極放置在蠕蟲上，然后再沿軸突放置電壓表記錄通過的動(dòng)作電位。實(shí)驗(yàn)裝置和結(jié)果如圖1所示，還用其他裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（圖2～圖4）。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.如果在圖1裝置中交換電壓表電極，仍可測(cè)量到動(dòng)作電位

B.在圖2裝置中仍可測(cè)量到動(dòng)作電位

C.在圖3裝置中仍可測(cè)量到動(dòng)作電位

D.圖4裝置中測(cè)量到的動(dòng)作電位將比圖1裝置中具有更大的幅度（達(dá)到更高的電壓）

25.突觸信息處理：John Eccles 爵士（1903—1997）和Charles Sherrington 爵士（1857—1952）發(fā)現(xiàn)了突觸的不同作用，它們決定了神經(jīng)元如何對(duì)相互的刺激作出反應(yīng)。神經(jīng)元1、2 和3 被人工激活，且測(cè)定了其在4 處引發(fā)動(dòng)作電位的能力。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.同時(shí)刺激神經(jīng)元1 和3，可激發(fā)神經(jīng)元4

B.神經(jīng)元2 刺激神經(jīng)元1

C.僅有神經(jīng)元2 單獨(dú)被激發(fā)時(shí)，神經(jīng)元4 的電位變得更負(fù)

D.如果神經(jīng)元3 被連續(xù)快速刺激2 次，神經(jīng)元4 將會(huì)被激發(fā)

26.受體信息處理：雖然Lewis Wolpert（1929—）假設(shè)對(duì)控制動(dòng)物發(fā)育信號(hào)的反應(yīng)是分級(jí)響應(yīng)，John Gurdon 爵士（1933—）是第1 位將活化受體數(shù)量與不同的細(xì)胞反應(yīng)相聯(lián)系的科學(xué)家。神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿可產(chǎn)生分級(jí)反應(yīng)，但如果抑制劑BCM高于臨界濃度（＞X mmol／L），則細(xì)胞對(duì)乙酰膽堿的反應(yīng)顯著低于各種乙酰膽堿濃度下的最大值。每個(gè)乙酰膽堿受體都有一個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿的結(jié)合位點(diǎn)。

1）判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.BCM 是乙酰膽堿受體的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑（與乙酰膽堿結(jié)合的方式相同）

B.增加乙酰膽堿受體的數(shù)量，會(huì)增加細(xì)胞對(duì)乙酰膽堿的敏感性

C.乙酰膽堿處理時(shí)，單個(gè)的受體產(chǎn)生其最大響應(yīng)信號(hào)的50%

2）計(jì)算當(dāng)完全活躍時(shí)，足以產(chǎn)生最大反應(yīng)的情況下，受體的最小比例。選擇與正確答案最接近的比例。

選項(xiàng)：1%、25%、50%、75%、100%

27.醉果蠅：通過果蠅（Drosophila melanogaster）的上位分析發(fā)現(xiàn)了發(fā)育和癌癥最重要的信號(hào)通路。這樣的篩選還發(fā)現(xiàn)，由Arouser基因編碼的蛋白質(zhì)，介導(dǎo)神經(jīng)元中沿表皮生長(zhǎng)因子受體（Egfr）信號(hào)途徑的信號(hào)。Arouser敲除突變體果蠅對(duì)乙醇異常敏感（容易喝醉）。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.野生型Arouser有助于酒精耐受

B.阻斷Egfr 活性增加酒精敏感性

C.在Arouser敲除突變體果蠅中過表達(dá)Akt，會(huì)增加酒精敏感性

D.社會(huì)隔離Arouser敲除的突變體果蠅，會(huì)使它們更像野生型

28.光遺傳學(xué)：Tim Bliss（1940—）發(fā)現(xiàn)，刺激神經(jīng)元會(huì)使其對(duì)未來的刺激更敏感，這是長(zhǎng)期記憶的基礎(chǔ)。其機(jī)制是因?yàn)榇碳?dǎo)致離子通道基因的轉(zhuǎn)錄。這些通道基因中的一個(gè)融合至一種光敏蛋白，并克隆至小鼠體內(nèi)，就使其能被光纖導(dǎo)入的光激活。按如下處理小鼠：1）在每個(gè)細(xì)胞中阻斷該通道的轉(zhuǎn)錄，直至用一個(gè)特定的非威脅性的刺激施加在成年小鼠為止；2）這個(gè)通道基因的轉(zhuǎn)錄在每個(gè)細(xì)胞中被重新阻斷；3）小鼠受到電擊，導(dǎo)致其靜止不敢動(dòng)，在一小部分小鼠中，電刺激伴隨著光纖向腦中導(dǎo)入閃光；4）再次向小鼠施加非威脅性刺激。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.小鼠形成了閃光與觸電之間的關(guān)聯(lián)，可解釋4 中靜止不敢動(dòng)的行為

B.相同的神經(jīng)元被電擊和光纖閃光激活

C.閃光刺激的小鼠對(duì)非威脅性刺激有錯(cuò)誤的記憶

D.如果在實(shí)驗(yàn)后向?qū)φ战M小鼠顯示電擊裝置，對(duì)照小鼠可能會(huì)嚇得靜止不動(dòng)

29.挖洞鼠：Francis Galton 爵士（1822—1911）開創(chuàng)了行為遺傳學(xué)領(lǐng)域。挖洞鼠（Juscelinomys）的洞具有一些可量化的特征，包括逃生通道的有無（圖1）和進(jìn)口通道的長(zhǎng)度（圖2）。物種A 和物種B 雜交，子一代F1和物種A 會(huì)交，得到后代BC。在BC 鼠中，進(jìn)口通道的長(zhǎng)度與逃生通道的有無不相關(guān)。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.進(jìn)口通道的長(zhǎng)度是由單獨(dú)一個(gè)基因決定的

B.“有逃生通道”的等位基因?qū)Α盁o逃生通道”的等位基因是顯性的

C.可通過洞穴的特征，將子一代F1與物種A及物種B 區(qū)分開

D.決定進(jìn)口通道長(zhǎng)度的基因與決定逃生通道有無的基因，在基因組上離得很近

30.蜜蜂飛行：英國(guó)發(fā)明的雷達(dá)，已被用于追蹤英國(guó)蜜蜂（Apis mellifera）的飛行。為了研究蜜蜂的采食行為，進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：1） 假花中放置有糖水，蜜蜂從蜂箱中剛釋放出來（圖1）；2）給蜜蜂一定的時(shí)間，從而對(duì)該裝置建立經(jīng)驗(yàn)（圖2）；3）糖水被從一朵花中全部取出，使其變空，然后置于另一朵花里（圖3）；4）允許蜜蜂對(duì)新裝置建立經(jīng)驗(yàn)，2 個(gè)代表性的飛行分布顯示在圖4a 和4b 中。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.在采集花中糖水時(shí)，蜜蜂持續(xù)嘗試建立最短的訪問路徑

B.有過經(jīng)驗(yàn)的蜜蜂不會(huì)搜尋新花，除非環(huán)境發(fā)生變化

C.如果在它們的路線上遇到非預(yù)期的情況，蜜蜂會(huì)表現(xiàn)出迷惑的行為

D.蜜蜂會(huì)在它們蜂箱周圍可訪問范圍內(nèi)，訪問所有有營(yíng)養(yǎng)的花

31.模因論：Richard Dawkins（1941—）提出了模因的思想，F(xiàn)rederic Bartlett 爵士（1886—1969）表明，先前的知識(shí)改變了對(duì)新刺激的加工處理。Bartlett 要求英國(guó)人根據(jù)記憶，復(fù)制印第安人面具的繪畫。這被傳遞給一個(gè)新人進(jìn)行記憶和復(fù)制，并且再次傳遞了幾次（圖1）。最近這項(xiàng)研究已被重復(fù)（圖2）。代表性的復(fù)制品顯示如圖。

判斷以下每個(gè)陳述對(duì)于Bartlett 的實(shí)驗(yàn)（圖1）或重復(fù)實(shí)驗(yàn)（圖2），哪個(gè)更為真實(shí)。

選項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2

A.記憶傾向于簡(jiǎn)化原來的對(duì)象

B.對(duì)象往往被記憶為更熟悉的對(duì)象，而非實(shí)際情況

C.該研究的參與者被指示要專注于準(zhǔn)確的復(fù)制

D.記憶中包括實(shí)際物體上不存在的特征

32.垂體：下丘腦是穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)中樞，而垂體后葉和垂體前葉分泌的多種激素調(diào)節(jié)身體的大多數(shù)功能。為了研究這3 種結(jié)構(gòu)如何在大鼠（Rattus norvegicus）中協(xié)調(diào)作用，分別進(jìn)行電刺激，并觀察2個(gè)垂體腺分泌激素的受影響情況（圖1）。隨后，將整個(gè)垂體移植至具有不同血液供應(yīng)的位置，以研究它們?yōu)槭裁赐ǔ南虑鹉X靜脈接收血液（圖2）。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.下丘腦對(duì)2 個(gè)垂體腺分泌激素都有控制作用

B.下丘腦血液特異性地具有垂體前葉存活所必需的因子

C.下丘腦神經(jīng)元支配垂體后葉

D.下丘腦激素導(dǎo)致垂體后葉分泌激素

33.肥胖小鼠：Frederick Banting 爵士（1891—1941）和John Macleod（1876—1935）發(fā)現(xiàn)胰島素并發(fā)明了現(xiàn)代糖尿病治療方法。這帶動(dòng)了對(duì)體重平衡及肥胖的類似研究：2 只小鼠（Mus musculus）品系（肥胖，Ob；糖尿病，Db）具有相同的過度飲食表型。每個(gè)品系都是單基因缺陷，但不同的基因。損傷大腦中專門負(fù)責(zé)調(diào)解饑餓感的弓形核，能產(chǎn)生類似的表型。小鼠通過手術(shù)進(jìn)行連接，允許少量血液在它們之間流動(dòng)，然后觀察。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.手術(shù)連接使得小鼠能自由分享營(yíng)養(yǎng)

B.Db突變體過度產(chǎn)生食欲抑制物質(zhì)

C.基因Ob和Db的產(chǎn)物在相同的途徑中起作用

D.基因Ob的野生型（WT）產(chǎn)物促進(jìn)激活弓形核的途徑

E.可通過實(shí)施激素治療一些人類肥胖的病例

（待續(xù)）