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

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

（3）免疫共沉淀技術是在體外進行的研究蛋白質相互作用的一種技術。其原理是抗體 A 可與蛋白A 特異性結合，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。此技術常用于尋找和篩選與已知蛋白質發生相互作用的蛋白質。

①研究人員欲研究這三種轉錄因子（蛋白質）之間的相互作用。利用免疫共沉淀技術，檢測不同處理條件下，PGC-1、YY1、mTOR 被 YY1 抗體“沉淀”的情況，結果如圖 2。實驗中研究人員檢測各蛋白提取結果的目的是_______________。根據圖 2 結果，請在圖 3 中構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，可繼續選擇_____（a：mTOR；b：PGC-1；c：無關）抗體進行免疫共沉淀。 若互作模式成立，請在圖 4 中相應位置用“—”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 細胞質基質和線粒體 雷帕霉素降低了成肌細胞內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復合體的結合，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，其結構簡式為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；場所細胞質基質中。

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：線粒體內膜。

總反應式 C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量。

無氧呼吸：

C6H12O6 2 C3H6O3（乳酸）。

（1）ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質，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基質，而有氧呼吸的場所在細胞質基質和線粒體，故細胞呼吸的場所在細胞質基質和線粒體。

（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是細胞中調節線粒體基因轉錄的轉錄因子，所以圖1 結果顯示：雷帕霉素降低了成肌細胞內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復合體的結合，從而進一步抑制線粒體基因的表達。