Question

【題目】免疫系統(tǒng)會影響代謝系統(tǒng)，而代謝系統(tǒng)也會反作用于免疫系統(tǒng)。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境中代謝環(huán)境的變化，會壓制免疫系統(tǒng)，促進(jìn)腫瘤的生長。對此科學(xué)家了探索葡萄糖代謝對免疫因子—干擾素反應(yīng)的影響做了一系列實(shí)驗(yàn)。

（1）干擾素的化學(xué)本質(zhì)是____________。某些信號分子與細(xì)胞表面或內(nèi)部的___________結(jié)合后，便能激活細(xì)胞產(chǎn)生干擾素，啟動免疫反應(yīng)。_______作為細(xì)胞能量的最主要來源，其代謝過程中產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物，也會參與到干擾素的免疫反應(yīng)中。

（2）科學(xué)家做了一個實(shí)驗(yàn)，給一組小鼠禁食，降低其血糖水平；給另一組小鼠喂高糖食物，升高其血糖。然后分別給兩組小鼠感染病毒，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 1，可知，__________________________

（3）為進(jìn)一步研究代謝對免疫的影響，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組為敲除免疫細(xì)胞的葡萄糖代謝過程的關(guān)鍵酶 HK，結(jié)果如圖 2，處理 1 應(yīng)是____________，干擾素的含量上升，說明____________________。

（4）葡萄糖的分解分兩種，一種是_____呼吸；另一種是_____呼吸。到底是哪種代謝途徑抑制干擾素產(chǎn)生呢？寫出實(shí)驗(yàn)思路并給出預(yù)期結(jié)果_____。

（5）以上實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果給你的生活啟示是：_______________________________________。

Answer 1

【答案】蛋白質(zhì) 受體 糖類（葡萄糖） 血糖水平升高可能會抑制干擾素基因的表達(dá)過程，進(jìn)而使得免疫系統(tǒng)功能下降 未敲除HK的免疫細(xì)胞 糖代謝過程能夠抑制干擾素基因的表達(dá) 無氧 有氧 實(shí)驗(yàn)思路：將實(shí)驗(yàn)用的免疫細(xì)胞隨機(jī)均分為兩組，在給與病毒侵染的情況下，一組提供正常的氧氣供應(yīng)，另一組提供無氧環(huán)境，然后將兩組細(xì)胞置于相同且適宜的環(huán)境下培養(yǎng)，一段時(shí)間后測定細(xì)胞中干擾素的mRNA的含量。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論：若氧氣供應(yīng)組免疫細(xì)胞中的干擾素的mRNA的含量高于無氧組處理的免疫細(xì)胞，則說明葡萄糖的無氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達(dá)；若無氧組處理的免疫細(xì)胞中干擾素的mRNA的含量高于氧氣供應(yīng)組免疫細(xì)胞，則說明葡萄糖的有氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達(dá)。 要注意低糖飲食，同時(shí)對做有氧運(yùn)動，以提高機(jī)體內(nèi)干擾素的表達(dá)水平，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)的功能。

【解析】

題意給一組小鼠禁食，降低其血糖水平；然后給另一組小鼠喂高糖食物，提高其血糖。然后分別給兩組小鼠感染病毒，發(fā)現(xiàn)低血糖組的小鼠，干擾素水平更高，病毒數(shù)量更少；而高血糖組的小鼠，干擾素水平更低，病毒數(shù)量更多。

（1）某些信號分子與細(xì)胞表面或內(nèi)部的受體結(jié)合后，便能激活細(xì)胞產(chǎn)生干擾素，啟動免疫反應(yīng)，干擾素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。糖類是細(xì)胞的主要能源物質(zhì)，作為細(xì)胞能量的最主要來源，其代謝過程中產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物，也會參與到干擾素的免疫反應(yīng)中。

（2）圖1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在給兩組小鼠感染病毒的情況下，低血糖組小鼠體內(nèi)干擾素mRNA含量高于高血糖組小鼠，并且低血糖組小鼠體內(nèi)病毒的含量低于高血糖組含量，故可推測血糖水平升高可能會抑制干擾素基因的表達(dá)過程，進(jìn)而使得免疫系統(tǒng)功能下降。

（3）為進(jìn)一步研究代謝對免疫的影響，實(shí)驗(yàn)的自變量應(yīng)該為有無糖代謝過程，故設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組為敲除免疫細(xì)胞的葡萄糖代謝過程的關(guān)鍵酶 HK，對照組處理 1 應(yīng)為未敲除HK的免疫細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明敲除HK的免疫細(xì)胞在病毒侵染時(shí)，干擾素的mRNA水平上升，說明糖代謝過程能夠抑制干擾素基因的表達(dá)。

（4）葡萄糖的分解分兩種，一種是無氧呼吸，另一種是有氧呼吸；基于上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要探究到底是葡萄糖的無氧呼吸還是有氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達(dá)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�，自變量�?yīng)為是否給與氧氣供應(yīng)，因變量為干擾素的mRNA的含量。為此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：將實(shí)驗(yàn)用的免疫細(xì)胞隨機(jī)均分為兩組，在給與病毒侵染的情況下，一組提供正常的氧氣供應(yīng)，另一組提供無氧環(huán)境，然后將兩組細(xì)胞置于相同且適宜的環(huán)境下培養(yǎng)，一段時(shí)間后測定細(xì)胞中干擾素的mRNA的含量，若氧氣供應(yīng)組免疫細(xì)胞中的干擾素的mRNA的含量高于無氧組處理的免疫細(xì)胞，則說明葡萄糖的無氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達(dá)；若無氧組處理的免疫細(xì)胞中干擾素的mRNA的含量高于氧氣供應(yīng)組免疫細(xì)胞，則說明葡萄糖的有氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達(dá)。

（5）研究結(jié)果表明高糖飲食會導(dǎo)致血糖水平較高，而血糖水平上升會抑制免疫細(xì)胞中干擾素基因的表達(dá)，進(jìn)而表現(xiàn)為免疫系統(tǒng)功能低下，故此要注意低糖飲食，同時(shí)對做有氧運(yùn)動，以提高機(jī)體內(nèi)干擾素的表達(dá)水平，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)的功能。