Question

【題目】肝癌在我國(guó)的發(fā)病率較高，容易復(fù)發(fā)、遠(yuǎn)期療效不滿(mǎn)意。研究人員對(duì)肝癌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及代謝進(jìn)行相關(guān)的研究。

（1）癌細(xì)胞有___________的特點(diǎn)，腫瘤惡性增殖往往___________血管新生的速度，隨著細(xì)胞數(shù)目增多和體積增大，惡性實(shí)體腫瘤內(nèi)部逐漸形成慢性營(yíng)養(yǎng)缺乏的微環(huán)境，因此腫瘤細(xì)胞需要通過(guò)調(diào)整細(xì)胞代謝才能繼續(xù)生存。

（2）下圖是細(xì)胞呼吸及線(xiàn)粒體融合和分裂的示意圖：

葡萄糖在___________中分解為[H]和A，物質(zhì)A是___________，A進(jìn)入線(xiàn)粒體徹底氧化分解。線(xiàn)粒體內(nèi)膜上分布的呼吸鏈復(fù)合體是參與有氧呼吸第___________階段的酶，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴的意義是___________。

線(xiàn)粒體外膜上的___________、內(nèi)膜融合蛋白___________的作用實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)粒體膜的融合，線(xiàn)粒體的長(zhǎng)度明顯變長(zhǎng)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中DRP1的S616位點(diǎn)磷酸化，DRP1定位于線(xiàn)粒體外膜上，促進(jìn)___________。

（3）已有研究發(fā)現(xiàn)肝癌腫瘤中心區(qū)域細(xì)胞中線(xiàn)粒體融合增強(qiáng)，線(xiàn)粒體長(zhǎng)度明顯長(zhǎng)于邊緣區(qū)域細(xì)胞，這些變化與肝癌細(xì)胞適應(yīng)營(yíng)養(yǎng)缺乏有關(guān)。為研究在營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)線(xiàn)粒體融合對(duì)肝癌細(xì)胞糖代謝的調(diào)控。研究者用肝癌細(xì)胞進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：

指標(biāo) 組別 相對(duì)值	細(xì)胞 耗氧 速率	線(xiàn)粒體 ATP產(chǎn) 生量	胞外 乳酸 水平	線(xiàn)粒 體嵴 密度	呼吸鏈 復(fù)合體 的活性	乳酸脫 氫酶的 量
甲組：常規(guī)培養(yǎng)組	4. 2	1. 0	0. 35	10. 1	0. 91	1. 01
乙組：營(yíng)養(yǎng)缺乏組	5. 6	1. 4	0. 28	17. 5	2. 39	0. 25
丙組：營(yíng)養(yǎng)缺乏+抑制DRP1S637磷酸化	3. 1	0. 8	0. 38	9. 8	1. 22	1. 22

注：線(xiàn)粒體嵴密度＝嵴數(shù)目/線(xiàn)粒體長(zhǎng)度

①丙組抑制DRP1S637磷酸化的目的是______。

②根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合（2），將下列選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填入圖中，完善肝癌細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下的代謝調(diào)控途徑。

_____

a. 細(xì)胞耗氧速率增加、線(xiàn)粒體ATP產(chǎn)生量增加

b. 胞外乳酸水平減少

c. 線(xiàn)粒體嵴密度增加、呼吸鏈復(fù)合體的活性增加

d. 乳酸脫氫酶含量降低

e. 線(xiàn)粒體融合增強(qiáng)

f. DRP1S637磷酸化增強(qiáng)

（4）下圖表示217名切除肝腫瘤患者的肝癌細(xì)胞中DRP1S637磷酸化水平與病人存活率及無(wú)復(fù)發(fā)存活率的關(guān)聯(lián)曲線(xiàn)。

請(qǐng)你根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出一個(gè)術(shù)后用藥建議并說(shuō)明理由___________。

Answer 1

【答案】無(wú)限增殖 快于 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 丙酮酸 三 可以增大膜面積，為酶附著提供更多位點(diǎn) Mfn1/Mfn2蛋白 OPA1 線(xiàn)粒體分裂 抑制肝癌細(xì)胞的線(xiàn)粒體融合 用抑制DRP1S637磷酸化的藥物，可以提高存活率、降低復(fù)發(fā)率

【解析】

葡萄糖在酶的作用下分解為丙酮酸和[H],發(fā)生場(chǎng)所在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，有氧呼吸第二階段為丙酮酸和水在酶的作用下分解為[H]和二氧化碳（線(xiàn)粒體基質(zhì)），有氧呼吸第三階段為[H]和氧氣在酶的作用生成水（場(chǎng)所：線(xiàn)粒體內(nèi)膜）；無(wú)氧呼吸第二階段丙酮酸和[H]在酶的作用下生成酒精、二氧化碳或者乳酸。

（1）癌細(xì)胞的特征包括無(wú)限增殖、細(xì)胞形態(tài)改變、細(xì)胞膜的成分改變，因具有無(wú)限增殖的特點(diǎn)、細(xì)胞代謝速率快，腫瘤惡性增殖往往快于血管新生的速度，隨著細(xì)胞數(shù)目增多和體積增大，惡性實(shí)體腫瘤內(nèi)部逐漸形成慢性營(yíng)養(yǎng)缺乏的微環(huán)境，因此腫瘤細(xì)胞需要通過(guò)調(diào)整細(xì)胞代謝才能繼續(xù)生存。

（2）葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為[H]和丙酮酸，物質(zhì)A是丙酮酸，丙酮酸進(jìn)入線(xiàn)粒體徹底氧化分解為二氧化碳和水。有氧呼吸第三階段發(fā)生在線(xiàn)粒體內(nèi)膜，所以線(xiàn)粒體內(nèi)膜上分布的呼吸鏈復(fù)合體是參與有氧呼吸第三階段的酶，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴的意義是可以增大膜面積，為酶附著提供更多位點(diǎn)。

線(xiàn)粒體外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白和內(nèi)膜融合蛋白OPA1的作用實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)粒體膜的融合，線(xiàn)粒體的長(zhǎng)度明顯變長(zhǎng)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中DRP1的S616位點(diǎn)磷酸化，DRP1定位于線(xiàn)粒體外膜上，促進(jìn)細(xì)胞的分裂。

（3）①DRP1S637磷酸化促進(jìn)線(xiàn)粒體外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白結(jié)合，從而促進(jìn)線(xiàn)粒體的融合。丙組抑制DRP1S637磷酸化，實(shí)質(zhì)上抑制線(xiàn)粒體的融合。

②根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合（2），肝癌細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下，為了適應(yīng)環(huán)境，線(xiàn)粒體融合增強(qiáng)，首先DRP1S637磷酸化增強(qiáng)，促進(jìn)線(xiàn)粒體融合，線(xiàn)粒體嵴密度增加、呼吸鏈復(fù)合體的活性增加，細(xì)胞耗氧速率增加、線(xiàn)粒體ATP產(chǎn)生量增加，乳酸脫氫酶含量降低，無(wú)氧呼吸速率下降，胞外乳酸水平減少，細(xì)胞的產(chǎn)能效率提高，從而適應(yīng)營(yíng)養(yǎng)缺乏的環(huán)境，所以它們之間的關(guān)系如下圖：

（4）據(jù)圖分析，切除肝腫瘤患者的肝癌細(xì)胞中DRP1S637磷酸化水平高的病人術(shù)后存活率及無(wú)復(fù)發(fā)存活率均明顯低于DRP1S637磷酸化水平低的病人，術(shù)后建議用抑制DRP1S637磷酸化的藥物，這樣可以提高存活率、降低復(fù)發(fā)率。