Question

【題目】雷帕霉素是一種新型酯類免疫抑制劑，研究者通過實驗探究雷帕霉素對小鼠成肌細胞能量代謝的影響。

（1）____是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)，動物細胞中該物質(zhì)中的能量來自_____這一代謝過程，發(fā)生場所為_____。

（2）PGC-1、YY1 和 mTOR 是細胞中調(diào)節(jié)線粒體基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子。研究人員用一定濃度的雷帕霉素處理小鼠成肌細胞,檢測轉(zhuǎn)錄因子 PGC-1 的RNA 相對含量和蛋白質(zhì)含量。圖1 結(jié)果顯示：_______________ 。

（3）免疫共沉淀技術(shù)是在體外進行的研究蛋白質(zhì)相互作用的一種技術(shù)。其原理是抗體 A 可與蛋白A 特異性結(jié)合，因此使用抗體 A 可將蛋白 A“沉淀”。如果蛋白 B 與蛋白 A 相互結(jié)合，那么抗體 A 在將蛋白 A“沉淀”的同時，也會把蛋白B“沉淀”下來。此技術(shù)常用于尋找和篩選與已知蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用的蛋白質(zhì)。

①研究人員欲研究這三種轉(zhuǎn)錄因子（蛋白質(zhì)）之間的相互作用。利用免疫共沉淀技術(shù)，檢測不同處理條件下，PGC-1、YY1、mTOR 被 YY1 抗體“沉淀”的情況，結(jié)果如圖 2。實驗中研究人員檢測各蛋白提取結(jié)果的目的是_______________。根據(jù)圖 2 結(jié)果，請在圖 3 中構(gòu)建線粒體中雷帕霉素與被“沉淀”蛋白間的互作模式圖。

②若想驗證該互作模式，可繼續(xù)選擇_____（a：mTOR；b：PGC-1；c：無關(guān)）抗體進行免疫共沉淀。 若互作模式成立，請在圖 4 中相應(yīng)位置用“—”畫出可“沉淀”出的條帶_____。

（4）綜合上述實驗，說明雷帕霉素對細胞能量代謝影響的分子機制是_____。

Answer 1

【答案】ATP 細胞呼吸 細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體 雷帕霉素降低了成肌細胞內(nèi)PGC-1基因的表達量 保證雷帕霉素不會降解三種蛋白 b 雷帕霉素可抑制小鼠成肌細胞中PGC-1基因的表達；同時抑制小鼠成肌細胞線粒體中PGC-1 蛋白與YY1-mTOR復(fù)合體的結(jié)合，從而進一步抑制線粒體基因的表達

【解析】

1、ATP的中文名稱叫三磷酸腺苷，其結(jié)構(gòu)簡式為A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團，-代表普通磷酸鍵，～代表高能磷酸鍵。水解時遠離A的磷酸鍵易斷裂，釋放大量的能量，供給各項生命活動，所以ATP是新陳代謝所需能量的直接來源。

2、有氧呼吸：

第一階段 C6H12O6(葡萄糖) 4[H]（還原氫）+2C3H4O3（丙酮酸）+少量能量；場所細胞質(zhì)基質(zhì)中。

第二階段 2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O（水）20[H]（還原氫）+6CO2(二氧化碳)+ 少量能量；場所：線粒體基質(zhì)中。

第三階段 24[H]（還原氫）+6O2（氧氣）12H2O(水)+大量能量；場所：線粒體內(nèi)膜。

總反應(yīng)式 C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量。

無氧呼吸：

C6H12O6 2 C3H6O3（乳酸）。

（1）ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)，動物細胞中合成ATP的能量來自細胞呼吸；細胞呼吸包括無氧呼吸和有氧呼吸，無氧呼吸整個過程都在細胞質(zhì)基質(zhì)，而有氧呼吸的場所在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，故細胞呼吸的場所在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。

（2）通過圖1可以看出，未加雷帕霉素的組，mRNA和PGC-1的量都有高于雷帕霉素的組，而PGC-1是細胞中調(diào)節(jié)線粒體基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子，所以圖1 結(jié)果顯示：雷帕霉素降低了成肌細胞內(nèi)PGC-1基因的表達量。

（3）①實驗中研究人員檢測各蛋白提取結(jié)果的目的是保證雷帕霉素不會降解PGC-1、YY1、mTOR這三種蛋白。

②通過圖2YY1抗體免疫共沉淀結(jié)果看出，PGC-1加入雷帕霉素與YY1抗體免疫無沉淀形成，故想驗證該互作模式，可繼續(xù)選擇b：PGC-1抗體進行免疫共沉淀。若互作模式成立，圖 4 中可“沉淀”出的條帶如圖：。

（4）綜合上述實驗，說明雷帕霉素對細胞能量代謝影響的分子機制是：雷帕霉素可抑制小鼠成肌細胞中PGC-1基因的表達；同時抑制小鼠成肌細胞線粒體中PGC-1 蛋白與YY1-mTOR復(fù)合體的結(jié)合，從而進一步抑制線粒體基因的表達。