Question

【題目】閱讀下列材料，回答（1）-（5）題。

抗體多樣性產(chǎn)生的原因

抗體（Ig）是重要的免疫活性物質(zhì)。人的抗體由兩條重鏈和兩條輕鏈組成（如圖），每條鏈都包括可變區(qū)(V區(qū))和恒定區(qū)（C區(qū)）。V區(qū)是氨基酸序列變化較大區(qū)域，C區(qū)是序列相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域。人的一生中可以產(chǎn)生多達(dá)1011種抗體。

針對(duì)如何產(chǎn)生數(shù)量眾多的不同抗體，早期科學(xué)界主要有兩種假說(shuō)。一種是種系發(fā)生細(xì)胞學(xué)說(shuō)，認(rèn)為所有Ig編碼基因都是進(jìn)化過(guò)程中積累產(chǎn)生的，在種系發(fā)生細(xì)胞中有很多Ig編碼基因，對(duì)應(yīng)各種不同的抗體。另一種是體細(xì)胞變異學(xué)說(shuō)，認(rèn)為種系發(fā)生細(xì)胞中最初只有很少Ig編碼基因，而在細(xì)胞分化的過(guò)程中發(fā)生重組或突變而產(chǎn)生更多基因編碼抗體。

美國(guó)科學(xué)家Ursula Storb從某動(dòng)物脾臟細(xì)胞中提取DNA，先在其中加入從肝臟細(xì)胞中提取的RNA（不帶放射性標(biāo)記）進(jìn)行第一次雜交，然后在同一個(gè)體系中加入從脾臟細(xì)胞中提取的RNA（帶有放射性標(biāo)記）進(jìn)行第二次雜交。檢測(cè)第二次雜交的雜交量，并以此表示Ig編碼基因的數(shù)量。由結(jié)果推測(cè)Ig編碼基因數(shù)量足夠大，因此支持種系發(fā)生細(xì)胞學(xué)說(shuō)。但實(shí)際上此種方法的影響因素很多，推測(cè)并不準(zhǔn)確。

1976年日本科學(xué)家小泉純一郎和利根川進(jìn)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)小鼠胚胎期細(xì)胞和成體期漿細(xì)胞中Ig編碼基因的區(qū)別。首先用限制酶BamHI將兩種細(xì)胞中的全部DNA切成小段，用編碼Ig輕鏈的mRNA制備2種帶有放射性標(biāo)記的探針與DNA片段雜交，檢測(cè)雜交區(qū)段分子量大小，結(jié)果如下表。

探針?lè)N類 雜交區(qū)段分子量 （百萬(wàn)道爾頓） 實(shí)驗(yàn)小鼠	輕鏈的RNA全序列（V區(qū)+C區(qū)）探針	輕鏈的RNA3’端序列（C區(qū)）的探針
胚胎期小鼠細(xì)胞DNA	6．0和3．9	3．9
成體小鼠漿細(xì)胞DNA	2．4	2．4

兩位科學(xué)家比較了2種細(xì)胞DNA雜交區(qū)段分子量種類和大小。認(rèn)為成體小鼠漿細(xì)胞DNA雜交后只出現(xiàn)一種分子量的雜交區(qū)段的原因不是由于基因突變導(dǎo)致丟失了一個(gè)BamHI的酶切位點(diǎn)引起的，而是在胚胎期細(xì)胞基因組中含有兩個(gè)不連接的片段，分別編碼V區(qū)和C區(qū)，在成體小鼠漿細(xì)胞DNA中發(fā)生了染色體片段的重新組合（染色體重組），使V區(qū)和C區(qū)的編碼基因連接形成了一個(gè)片段。

后續(xù)很多實(shí)驗(yàn)證實(shí)了淋巴細(xì)胞分化過(guò)程中發(fā)生染色體重組，重組方式多樣性是Ig序列多樣性的重要來(lái)源。

（1）抗體的化學(xué)本質(zhì)是__________，它是由抗體基因經(jīng)過(guò)_________過(guò)程合成的，在免疫中與_________特異性結(jié)合發(fā)揮免疫效應(yīng)。

（2）根據(jù)文中信息，你認(rèn)為區(qū)分種系發(fā)生細(xì)胞學(xué)說(shuō)和體細(xì)胞變異學(xué)說(shuō)最簡(jiǎn)單的方法是__________。

（3）Ursula Storb實(shí)驗(yàn)中首先加入沒(méi)有標(biāo)記的從肝臟細(xì)胞中提取的RNA的作用是_________。

（4）據(jù)兩位日本科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)分析，3．9及6．0百萬(wàn)道爾頓的基因組片段分別控制合成抗體輕鏈中的__________區(qū)域。 文中提出“成體小鼠漿細(xì)胞DNA雜交后只出現(xiàn)一種分子量的雜交區(qū)段的原因不是由于基因突變導(dǎo)致丟失了一個(gè)BamHI的酶切位點(diǎn)引起的。” 結(jié)合文中信息，請(qǐng)說(shuō)明理由：_________。

（5）下圖是對(duì)日本科學(xué)家核酸分子雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析示意圖，請(qǐng)補(bǔ)充完整。（在圖中畫出成體小鼠漿細(xì)胞V區(qū)和C區(qū)片段情況，并用箭頭表示出2種小鼠DNA片段中的BamHI酶切位點(diǎn)）

__________

Answer 1

【答案】蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)錄和翻譯 抗原 編碼抗體的基因是胚胎細(xì)胞中本身都存在的還是在細(xì)胞分化過(guò)程中主要經(jīng)重組或突變得到的 肝臟RNA可與脾臟DNA上編碼非Ig的基因結(jié)合，以盡量確保脾臟的RNA主要與脾臟DNA上編碼Ig的基因結(jié)合 C區(qū)、V區(qū) 若是失去一個(gè)BamHI的酶切位點(diǎn)，雜交區(qū)段分子量應(yīng)該變大，長(zhǎng)度可能為9．9百萬(wàn)道爾頓。若要得到2．4百萬(wàn)道爾頓的片段可能需要同時(shí)改變幾個(gè)BamHI切割位點(diǎn)的序列

【解析】

免疫是指身體對(duì)抗病原體引起的疾病的能力，特異性免疫包含細(xì)胞免疫和體液免疫。體液免疫為效應(yīng)B細(xì)胞產(chǎn)生和分泌大量的抗體分子分布到血液和體液中，體液免疫的主要目標(biāo)是細(xì)胞外的病原體和毒素。這些病原體和毒素在組織和體液中自由的循環(huán)流動(dòng)時(shí)，抗體與這類細(xì)胞外的病原體和毒素結(jié)合，致使病毒一類的抗原失去進(jìn)入寄主細(xì)胞的能力，使一些細(xì)菌產(chǎn)生的毒素被中和而失效，還可使一些抗原（如可溶的蛋白質(zhì)）凝聚而被吞噬細(xì)胞吞噬。

（1）抗體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。它是由抗體基因經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程合成的。在免疫中與抗原特異性結(jié)合發(fā)揮免疫效應(yīng)。

（2）根據(jù)文中信息，區(qū)分種系發(fā)生細(xì)胞學(xué)說(shuō)（在種系發(fā)生細(xì)胞中有很多Ig編碼基因，對(duì)應(yīng)各種不同的抗體）和體細(xì)胞變異學(xué)說(shuō)（細(xì)胞中最初只有很少Ig編碼基因，而在細(xì)胞分化的過(guò)程中發(fā)生重組或突變而產(chǎn)生更多基因編碼抗體）最簡(jiǎn)單的方法是編碼抗體的基因是胚胎細(xì)胞（未分化或分化程度低）中本身都存在的還是在細(xì)胞分化過(guò)程中主要經(jīng)重組或突變得到的。

（3）Ig編碼基因在脾臟細(xì)胞中表達(dá)而在肝臟細(xì)胞中不表達(dá)，因此在肝臟細(xì)胞中無(wú)Ig編碼基因?qū)��?yīng)的RNA而在脾臟細(xì)胞中有Ig編碼基因?qū)��?yīng)的RNA，肝臟細(xì)胞和脾臟細(xì)胞有些基因都表達(dá)，如呼吸酶基因，因此Ursula Storb實(shí)驗(yàn)中首先加入沒(méi)有標(biāo)記的從肝臟細(xì)胞中提取的RNA的作用是肝臟RNA可與脾臟DNA上編碼非Ig的基因結(jié)合，以盡量確保脾臟的RNA主要與脾臟DNA上編碼Ig的基因結(jié)合。

（4）據(jù)兩位日本科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)分析，用輕鏈的RNA3’端序列（C區(qū)）的探針雜交得到的區(qū)段分子量為3.9百萬(wàn)道爾頓，因此3.9百萬(wàn)道爾頓的基因組片段控制的是合成抗體輕鏈中的C區(qū)區(qū)域，6.0百萬(wàn)道爾頓的基因組片段控制合成抗體輕鏈中的V區(qū)區(qū)域。用限制酶BamHI將兩種細(xì)胞中的全部DNA切成小段，得到的雜交片段如表格所示， 文中提出“成體小鼠漿細(xì)胞DNA雜交后只出現(xiàn)一種分子量的雜交區(qū)段的原因不是由于基因突變導(dǎo)致丟失了一個(gè)BamHI的酶切位點(diǎn)引起的。” 結(jié)合文中信息，理由是：若是失去一個(gè)BamHI的酶切位點(diǎn)，雜交區(qū)段分子量應(yīng)該變大，長(zhǎng)度可能為9.9百萬(wàn)道爾頓。若要得到2.4百萬(wàn)道爾頓的片段可能需要同時(shí)改變幾個(gè)BamHI切割位點(diǎn)的序列。

（5）如圖為胚胎期小鼠細(xì)胞DNA片段雜交情況， 結(jié)合表格可知，成體小鼠漿細(xì)胞DNA雜交片段為2.4百萬(wàn)道爾頓，且前面推導(dǎo)出并不是丟失1個(gè)酶切位點(diǎn)造成的，而是在成體小鼠漿細(xì)胞DNA中發(fā)生了染色體片段的重新組合（染色體重組），使V區(qū)和C區(qū)的編碼基因連接形成了一個(gè)片段。因此，成體小鼠漿細(xì)胞V區(qū)和C區(qū)片段情況如圖所示。