光遗传因子转换器的实验具体步骤是什么?

光遗传学(Optogenetics)是结合了光学(Optics)及遗传学(Genetics)的技术,能在活体动物 甚至是自由运动的动物脑内,精准地控制特定种类神经元的活动。光遗传学在时间上的精确度可达到毫秒级别,在空间上的精确度 则能达到单个细胞级别。

2010年,光遗传学被Nature Methods选为年度方法,同年被Science认为是近十年来的突破之一。 这项技术目前在神经科学领域应用非常广泛,未来可能会应用于多种神经和精神疾病的治疗,如帕金森氏病、阿尔茨海默病、脊髓 损伤、精神分裂症等(图1)。

光遗传技术的基本原理如图2所示。首先,给神经元转入膜通道蛋白,如ChR2或NpHR。对于ChR2来 说,当有473nm的蓝色激光照射时,这些通道蛋白的通道打开,允许阳离子(如Na+)大量内流,产生动作电位,即让神经元处于兴 奋状态。对于NpHR来说,当有580nm的黄色激光照射时,这些通道蛋白的通道打开,允许Cl-通过,使神经元一直处于静息电位,即 让神经元保持静息状态。

光遗传学技术的研究步骤

光遗传学技术的应用主要包括以下几个关键步骤(图3):

1、需要寻找合适的光敏蛋白:例如起兴奋神经元作用的Channelrhodopsin-2(ChR2),起抑制神 经元作用的Halorhodopsin(NpHR)和Archaerhodopsin(Arch)等,这类蛋白质具有天然的光敏性,或经过修饰后具有光敏性;

2、将遗传信息传递给靶细胞:一般通过病毒转导、转染、转基因动物等方式将光敏蛋白的遗传信 息传递给靶细胞;

3、可控性演示:即通过导入光纤、控制激光来实现对神经元活动的精确控制;

4、实验方法的有效性验证:一般采用电极记录神经元细胞膜内外电压变化,以此验证光敏感蛋白 的有效性;

5、表型检测:通过行为学测试来评估神经元活动对动物行为的影响。

图3. 光遗传学实验基本步骤(以ChR2为例)

几种激活神经元的通道蛋白

1、ChR2(H134R):ChR2的突变体,将第134个氨基酸由组胺酸突变为精胺酸,该蛋白质可以产生两 倍的光电流,但通道开关速度也比野生的ChR2慢了一倍;

2、ChR2(C128S/D156A): ChR2的突变体,超灵敏光敏感通道,用蓝色激光打开通道,然后用绿色或 黄色激光关闭通道,可以打开其离子通道长达30分钟;

4、ChETA:ChR2的突变体,使得神经元在激光刺激下可以发放200Hz的spike,而其他的ChR2 通道 蛋白只能达到40Hz;

5、C1V1:由ChR1及由团藻发现的VChR1组合在一起的通道蛋白,在红色激光刺激下打开通道。

几种抑制神经元活动的通道蛋白

1、NpHR:即为Halorhodopsin,第一个有效抑制神经元活动的光遗传学工具,在黄绿激光照射下会 将氯离子打进神经元内,而抑制神经元活动。当把NpHR表达在哺乳动物脑内时,会聚集在内质网上,而如果将内质网输出元件加在 NpHR基因序列后面,这样可以使得NpHR在胞内高量表达,而且不会聚集在内质网上,这样修改过的NpHR被称为eNpHR2.0。但是 eNpHR2.0在细胞膜的聚集仍然不够,而将一个高尔基体输出元件和来自于钾离子通道Kir2.1的上膜元件加在eNpHR2.0基因序列后面 ,这样就能实现在神经元细胞膜上的高量聚集,这样修改过的NpHR被称为eNpHR3.0;

2、Arch:即为Archaerhodopsin,是一种黄色激光激活的外向整流质子泵,能够将带正电的质子从 神经元内移动到细胞外环境中,使神经元处于超极化状态,从而保证神经元处于静息状态。在特定条件下,可用于增加细胞内pH或 减少细胞外基质pH。和NpHR相比,当激光关闭的时候,Arch立即从通道打开状态恢复到关闭状态。

3、Mac:即为 Leptosphaeria maculans fungal opsins,蓝色激光激活的质子泵,能够将带正电的 质子从神经元内移动到细胞外环境中,使神经元保持超极化状态,从而保证神经元处于静息状态。

光遗传技术具有独特的高时空分辨率和细胞类型特异性两大特点,克服了传统手段控制细胞或有机 体活动的许多缺点,能对神经元进行非侵入式的精准定位刺激操作而彻底改变了神经科学领域的研究状况,为神经科学提供了革命 性的研究手段。光遗传技术在将来还有可能发展出一系列针对中枢神经系统疾病的新疗法。

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摘 要:初一上册生物学选择题训练(一)1、西瓜和麻雀的结构和功能的基本单位()a、细胞b、组织c、器官d、系统2、人体肌肉细胞不具有的结构()a、细胞壁b、细胞膜c、细胞质d、细胞核3、下列关于植物细胞结构和功能的叙述中,错误的是()a、植物细胞是......

初一上册生物学选择题训练(一)

A植物细胞是植物体生命活动的基本单位 B、植物细胞的细胞核都具有遗传物质、 

C植物细胞都具有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核 D、植物细胞都具有叶绿体和液泡 

A、植物细胞的形态多种多样,结构互不相同 B、洋葱鳞片叶的内表皮细胞不含叶绿体

C、细胞壁只有保护细胞内部结构的作用 D所有的植物细胞都具有中央液泡 

A、植物细胞中的线粒体也能利用无机物合成有机物 B、DNA是主要的遗传物质

C、不同生物的细胞的染色体的结构都是一样的 D、染色体的主要成分是核糖核酸和蛋白质 

A、细胞壁、B、细胞质、C、细胞核、D、液泡

C、细胞壁、叶绿体和线粒体  D、叶绿体和液泡、线粒体

①细胞质由一份分成两份,每一份含有一个新生的细胞核②细胞核由一个分成同等的两个 ③母细胞中央形成新的细胞膜和细胞壁

A、细胞体积的增大和细胞分化 B、细胞数目的增多和细胞体积的增大 C、细胞的分化和细胞群的形成 D、细胞数目的增多,细胞体积的增大以及细胞的分化

A、细胞的分裂和体积的增大 B、细胞数目的增多 C细胞体积不断增大 D营养状况的好坏

A、消化系和呼吸系统  B、消化系统和神经系统 C、神经系统和内分泌系统D、呼吸系统和内分泌系统

A绿色开花植物一生中的每一个发育阶段、都有六个器官B、 人体的结构层次是:细胞、组织、器官、个体 C、 胃壁主要由肌肉组织构成,因而胃壁属于肌肉组织 D、 人体的血液属于结缔组织

A细分化可导致细胞中遗传物质发生改变 B恶性肿瘤是癌细胞不断分裂和分化形成的 C细胞分化是形成不同组织的根本原因 D分化的细胞不再进行细胞的分裂和生长

A、生长B、分裂C、分化D癌变

A细胞膜B叶绿体C细胞壁D细胞核

A细胞膜B细胞核C细胞质D液泡中

A大豆和根瘤菌B虎与人C海带与小羊D番茄与人

26、环保小组的同学在对轻度污染水域进行检测时发现,蒲草细胞内某种有毒物质含量远远低于其周围污水的含量,直接原因是     (   )

A、细胞壁对细胞的保护作用的 B、 细胞膜对细胞的保护作用的C、 细胞核对细胞保护作用的 D、细胞壁和细胞膜共同作用的结果

A撕取的洋葱表皮尽量的薄B 将撕下的材料平展在载玻片的水滴中 C在载玻片的中央滴清水时,大小要适宜 D、先用盖玻片的一侧接触载玻片上水滴,再缓缓放下盖玻片

A由四种基本组织构成 B由一种基本组织构成C 由四种以上的基本组织构成D 由三种基本组织构成

A、营养组织的成分很快溢出,被细菌腐蚀  B、表皮保护作用失去,细菌侵入 

C、表皮的保护作用失去,营养损耗 D、空气进入苹果,分解了果肉

A、保护组织、营养组织、输导组织B、输导组织、营养组织、保护组织 

C、营养组织、保护组织、输导组织D、保护组织、输导组织、营养组织

A、细胞质发生分裂,由一份分成两份 B、细胞核先发生分裂,由一个分成两个

C、细胞核分裂时,染色体的变化最明显 D、新细胞与原细胞的染色体形态和数目相同

A、细胞质的流动 B、食物泡的流动 C、纤毛的摆动 D、伸缩泡的收缩

38、构成一株小麦的基本单位是细胞。下列关于小麦的结构或物质由微观到宏观的排列顺序,正确的是( )

A、基因、染色体、细胞核、细胞、组织、器官、系统、小麦个体 B、染色体、基因、细胞核、细胞、组织、系统、器官、小麦个体 C、基因、染色体、细胞核、细胞、组织、器官、小麦个体 D、染色体、基因、细胞核、细胞、器官、组织、小麦个体

A、酵母菌、草履虫、眼虫、变形虫、向日葵 B、酵母菌、衣藻、眼虫、变形虫、草履虫 C、酵母菌、猫、眼虫、衣藻、变形虫 D、衣藻、油菜、变形虫、向日葵、草履虫

A种子的种皮和胚乳受到少许损伤 B种子处于休眠状态 

C土壤的温度和湿度不适宜 D土壤板结而缺乏空气

A、高温干燥B高温潮湿C低温潮湿D低温干燥

A、种子的胚根伸长突破种皮   B、种子的体积变大,重量增加 C、呼吸作用比萌发前明显增加了 D、种子内有机物的总质量明显增加

C、分生区细胞的分裂和伸长区细胞伸长 D、 分生区细胞的分裂和伸长区细胞分裂

A、根毛是成熟区的表皮细胞向外突起形成的,它增大了根的面积 B、吸收水和无机盐的主要部位是伸长区 C、根的生长具有向地生长、向肥生长和向水生长等特性 D、移栽植物幼苗时,一般要带土的目的是保护根尖的根毛

A糖拌西红柿 B腌萝卜C 浸入水的萎蔫空心菜D被海水久泡的农作物

A枝芽的芽原基 B根尖的分生区 C椴树的形成层D 枝芽的幼叶

A韧皮部B木质部C韧皮部和木质部D筛管

A筛管B导管C髓D形成层

A导管、根B筛管、根C根、导管D根、筛管

A、保护组织、神经组织、肌肉组织、输导组织     C、保护组织、分生组织、营养组织、输导组织 

B、上皮组织、结缔组织,肌肉组织、神经组织      D、上皮组织、神经组织、营养组织、分生组织

A、青草蚱蜢食虫鸟鹰  B、鹰食虫鸟蚱蜢青草 

C、蛇食虫鸟青草蚱蜢 D、青草蚱蜢食虫鸟

初一上册生物学选择题训练(二)

1、1999年在我国昆明市成功地举办了世界园艺博览会,来自世界不同国家的珍稀植物应有尽有,体现了大自然与人类的和谐相处。其中有一种叫跳舞草的植物,当它听到优美、欢快的乐曲时就跳起舞来,这种现象称为     (   )

3、2008年9月25日9时,由中国自行研制的“神舟七号”飞船载着中国自己培养的宇航员翟志刚等三人升入太空,并完成了太空行走,实现了中国几代人的梦想,请问下列哪项不是宇航员必须携带的维持生命的物质     (   )

11、右图为显微镜观察中的两个视野,其中细胞甲为主要观察对象,当 

15、“好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声。”该诗中着重描写了生物圈中的因素( )

16、某同学在显微镜下观察菠菜叶的徒手切片,当他转动细准焦螺旋时,有一部分细胞看 得很清楚,另一部分细胞较模糊,这是由于     (   )

18、小明帮父亲收获玉米时,发现有些“玉米棒子”上只有很少的几粒玉米。你认为造成这些玉米缺粒最可能的原因是     (   )

20、当年红军在过草地时,常常会有人员或马陷入沼泽中。你认为草地属于下列哪种生态系统(   )

31、当你和同学们漫步绿树成荫、遍地青草的林间小路上,你会感觉到空气特别地清新和 湿润,此时你会想到这是绿色植物的什么作用改善了空气的质量?     (   )

32、“碧玉妆成一树高,万条垂下绿丝绦”,这是大家都熟悉的歌咏春风绿柳的诗句。其 实,万千枝条及其绿叶,都是由什么直接发育来的?     (   )

34、我们常见的自然现象是水往低处流,而植物体内水则往高处移动,水向高处移动的动 力来自(  )

A、人类在食物网中是营养级别最高的生物    C、人类能生产许多产品如机器、纸张,是生产者 

A、植树造林 B、减少煤、石油、天然气的使用量 C、使用风能,太阳能等清洁能源 D、以上都可以

A、排出身体内产生的废物B、对外界刺激作出反应 C、能迅速逃避敌害D通过光合作用制造有机物

A避免盖玻片下面出现气泡B、防止水溢出 c、增强透明度D、防止实验材料被损坏

初一上册生物学选择题训练(三)

4、在日常生活中,我们都见过完整的西红柿果实可以保持很长时间,而果皮破损的西红 柿会很快腐烂,说明果皮具有什么作用?     (   )

5、植物是人类的食物来源之一。植物分为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物四 类,下列哪一种植物是我们常吃的藻类植物?     (   )

A、绿色植物、动物、细菌和真菌  B、植物、动物和微生物 

A、不便于对光C、不便于调节粗细准焦螺旋 

B、不便于画生物图D、容易使装片里的水溢出,从而影响观察并损坏显微镜

A、我国森林资源十分贫乏 B、我国森林覆盖率低,仅为16.55% 

C、我国长期对森林资源的利用不够合理,森林生态系统呈现衰退趋势 D、我国由于过度放牧,草场退化、沙化严重,是世界土地沙漠化比较严重的国家   

①循环②结缔 ③内分泌④生殖⑤上皮⑥消化⑦肌肉 ⑧运动

A、②是由受精极核发育而成的

C、⑤将来发育成植物的茎

D、①是由受精卵发育而成的

①循环②结缔③内分泌④生殖⑤上皮⑥消化⑦肌肉 ⑧运动

A、发现问题,提出假设,实验验证,得出结论

B、发现问题,实验验证,提出假设,得,出结论

C、发现问题,得出结论,提出假设,实验验证

D、提出假设,发现问题,实验验证,得出结论

58、生态系统中的各种生物相互依存,在下列吃与被吃的生物关系中,构成食物链的是 (    )

A、白菜→菜青虫→食虫鸟

C、蝗虫→青蛙→蛇→苍鹰

A、胚轴、胚根、胚芽、子叶完全没着色

B、胚根、子叶略带红色

C、胚的各部分全部染成红色

D、胚根、子叶出现斑斑点点的颜色

60、某牧草种植区,为防止鸟吃草子,用网将整个实验区罩了起来,结果是草的种子很快被昆虫吃光,因而没有得到预想的草子,产生这种现象的原因是    (    )

61、把一个生态系统的食物关系用图解表示时,往往得到一个复杂的网状结构,这是因为(    )

A、许多消费者不只以一种生物为食

B、生产者个体数目总是要超过消费者个体数目

C、在所有食物链上都有进行化学合成的个体

D、生态系统的物质流失

62、植物的根既能吸收土壤中的氮、磷、钾等营养物质,又能把其他不需要的物质挡在外面,这主要是由于    ( )

A、细胞壁具有保护细胞的功能

B、细胞膜具有保护细胞的功能

C、细胞壁具有控制物质进出细胞的功能

D、细胞膜具有控制物质进出细胞的功能

63、“当你置身于一片树林中,你会看到高大的树木,不知名的花草,各种各样的小动物,枝叶间透过的阳光;你会听到微风吹过,树叶沙沙作响,不远处溪水淙淙、虫鸣鸟唱,此起彼伏……”文中描述的树、花、草、虫、鸟、阳光、微风、溪水等事物共同构成的统一整体叫    (    )

A、将小麦、玉米种子晒干后人仓存放 

B、大雨过后,及时排出农田里的积水

C、夜间,给大棚种植的蔬菜通风降温

D、向储藏水果、蔬菜的地窖中通入二氧化碳

67、在农田中一次施肥过多时,作物会出现萎蔫现象,当情势比较严重时,解决的办法是(    )

A、根毛细胞数量多,吸收面积大

B、液泡大,细胞液浓度小于土壤溶液的浓度

C、液泡大,细胞液浓度大于土壤溶液的浓度

D、根毛细胞与土壤溶液相接触

A、保护植被,禁止放牧

B、保护植被,实行适度放牧

C、禁止狩猎,引入食草动物

D、充分利用草原,扩大羊群数量

初一上册生物学选择题训练(一)答案


初一上册生物学选择题训练(二)答案


初一上册生物学选择题训练(三)答案

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