Question

【题目】阅读下列材料，回答（1）-（5）题。

抗体多样性产生的原因

抗体（Ig）是重要的免疫活性物质。人的抗体由两条重链和两条轻链组成（如图），每条链都包括可变区(V区)和恒定区（C区）。V区是氨基酸序列变化较大区域，C区是序列相对稳定区域。人的一生中可以产生多达1011种抗体。

针对如何产生数量众多的不同抗体，早期科学界主要有两种假说。一种是种系发生细胞学说，认为所有Ig编码基因都是进化过程中积累产生的，在种系发生细胞中有很多Ig编码基因，对应各种不同的抗体。另一种是体细胞变异学说，认为种系发生细胞中最初只有很少Ig编码基因，而在细胞分化的过程中发生重组或突变而产生更多基因编码抗体。

美国科学家Ursula Storb从某动物脾脏细胞中提取DNA，先在其中加入从肝脏细胞中提取的RNA（不带放射性标记）进行第一次杂交，然后在同一个体系中加入从脾脏细胞中提取的RNA（带有放射性标记）进行第二次杂交。检测第二次杂交的杂交量，并以此表示Ig编码基因的数量。由结果推测Ig编码基因数量足够大，因此支持种系发生细胞学说。但实际上此种方法的影响因素很多，推测并不准确。

1976年日本科学家小泉纯一郎和利根川进设计了一个实验检测小鼠胚胎期细胞和成体期浆细胞中Ig编码基因的区别。首先用限制酶BamHI将两种细胞中的全部DNA切成小段，用编码Ig轻链的mRNA制备2种带有放射性标记的探针与DNA片段杂交，检测杂交区段分子量大小，结果如下表。

探针种类 杂交区段分子量 （百万道尔顿） 实验小鼠	轻链的RNA全序列（V区+C区）探针	轻链的RNA3’端序列（C区）的探针
胚胎期小鼠细胞DNA	6．0和3．9	3．9
成体小鼠浆细胞DNA	2．4	2．4

两位科学家比较了2种细胞DNA杂交区段分子量种类和大小。认为成体小鼠浆细胞DNA杂交后只出现一种分子量的杂交区段的原因不是由于基因突变导致丢失了一个BamHI的酶切位点引起的，而是在胚胎期细胞基因组中含有两个不连接的片段，分别编码V区和C区，在成体小鼠浆细胞DNA中发生了染色体片段的重新组合（染色体重组），使V区和C区的编码基因连接形成了一个片段。

后续很多实验证实了淋巴细胞分化过程中发生染色体重组，重组方式多样性是Ig序列多样性的重要来源。

（1）抗体的化学本质是__________，它是由抗体基因经过_________过程合成的，在免疫中与_________特异性结合发挥免疫效应。

（2）根据文中信息，你认为区分种系发生细胞学说和体细胞变异学说最简单的方法是__________。

（3）Ursula Storb实验中首先加入没有标记的从肝脏细胞中提取的RNA的作用是_________。

（4）据两位日本科学家的实验分析，3．9及6．0百万道尔顿的基因组片段分别控制合成抗体轻链中的__________区域。 文中提出“成体小鼠浆细胞DNA杂交后只出现一种分子量的杂交区段的原因不是由于基因突变导致丢失了一个BamHI的酶切位点引起的。” 结合文中信息，请说明理由：_________。

（5）下图是对日本科学家核酸分子杂交实验结果的分析示意图，请补充完整。（在图中画出成体小鼠浆细胞V区和C区片段情况，并用箭头表示出2种小鼠DNA片段中的BamHI酶切位点）

__________

Answer 1

【答案】蛋白质 转录和翻译 抗原 编码抗体的基因是胚胎细胞中本身都存在的还是在细胞分化过程中主要经重组或突变得到的 肝脏RNA可与脾脏DNA上编码非Ig的基因结合，以尽量确保脾脏的RNA主要与脾脏DNA上编码Ig的基因结合 C区、V区 若是失去一个BamHI的酶切位点，杂交区段分子量应该变大，长度可能为9．9百万道尔顿。若要得到2．4百万道尔顿的片段可能需要同时改变几个BamHI切割位点的序列

【解析】

免疫是指身体对抗病原体引起的疾病的能力，特异性免疫包含细胞免疫和体液免疫。体液免疫为效应B细胞产生和分泌大量的抗体分子分布到血液和体液中，体液免疫的主要目标是细胞外的病原体和毒素。这些病原体和毒素在组织和体液中自由的循环流动时，抗体与这类细胞外的病原体和毒素结合，致使病毒一类的抗原失去进入寄主细胞的能力，使一些细菌产生的毒素被中和而失效，还可使一些抗原（如可溶的蛋白质）凝聚而被吞噬细胞吞噬。

（1）抗体的化学本质是蛋白质。它是由抗体基因经过转录和翻译过程合成的。在免疫中与抗原特异性结合发挥免疫效应。

（2）根据文中信息，区分种系发生细胞学说（在种系发生细胞中有很多Ig编码基因，对应各种不同的抗体）和体细胞变异学说（细胞中最初只有很少Ig编码基因，而在细胞分化的过程中发生重组或突变而产生更多基因编码抗体）最简单的方法是编码抗体的基因是胚胎细胞（未分化或分化程度低）中本身都存在的还是在细胞分化过程中主要经重组或突变得到的。

（3）Ig编码基因在脾脏细胞中表达而在肝脏细胞中不表达，因此在肝脏细胞中无Ig编码基因对应的RNA而在脾脏细胞中有Ig编码基因对应的RNA，肝脏细胞和脾脏细胞有些基因都表达，如呼吸酶基因，因此Ursula Storb实验中首先加入没有标记的从肝脏细胞中提取的RNA的作用是肝脏RNA可与脾脏DNA上编码非Ig的基因结合，以尽量确保脾脏的RNA主要与脾脏DNA上编码Ig的基因结合。

（4）据两位日本科学家的实验分析，用轻链的RNA3’端序列（C区）的探针杂交得到的区段分子量为3.9百万道尔顿，因此3.9百万道尔顿的基因组片段控制的是合成抗体轻链中的C区区域，6.0百万道尔顿的基因组片段控制合成抗体轻链中的V区区域。用限制酶BamHI将两种细胞中的全部DNA切成小段，得到的杂交片段如表格所示， 文中提出“成体小鼠浆细胞DNA杂交后只出现一种分子量的杂交区段的原因不是由于基因突变导致丢失了一个BamHI的酶切位点引起的。” 结合文中信息，理由是：若是失去一个BamHI的酶切位点，杂交区段分子量应该变大，长度可能为9.9百万道尔顿。若要得到2.4百万道尔顿的片段可能需要同时改变几个BamHI切割位点的序列。

（5）如图为胚胎期小鼠细胞DNA片段杂交情况， 结合表格可知，成体小鼠浆细胞DNA杂交片段为2.4百万道尔顿，且前面推导出并不是丢失1个酶切位点造成的，而是在成体小鼠浆细胞DNA中发生了染色体片段的重新组合（染色体重组），使V区和C区的编码基因连接形成了一个片段。因此，成体小鼠浆细胞V区和C区片段情况如图所示。