Question

【題目】人的一生中，睡眠大約占到了三分之一的時間，睡眠能夠促進(jìn)生長發(fā)育、恢復(fù)體力和增強(qiáng)抵抗力。研究發(fā)現(xiàn)，睡眠主要依靠腦部多個腦區(qū)的胞外腺苷水平來調(diào)節(jié)。

（1）腺苷由1分子的腺嘌呤和1分子的_______組成。神經(jīng)元胞內(nèi)的ATP主要來自________（細(xì)胞器）。

（2）依賴膜蛋白擴(kuò)散到胞外的ATP在相關(guān)酶的催化下脫去____個磷酸基團(tuán)后可形成腺苷。胞外腺苷作用機(jī)制類似于神經(jīng)遞質(zhì)，與神經(jīng)元細(xì)胞膜上的腺苷受體（R）發(fā)生結(jié)合后會通過降解來滅活，以防止_____。

（3）神經(jīng)元細(xì)胞膜上常見的R有R1和R2兩種。咖啡因是腺苷類似物，可能與某種R結(jié)合，但并不引起腺苷相應(yīng)的效應(yīng)。研究者用適量咖啡因分別處理野生型小鼠和R1、R2基因敲除小鼠，對照組用生理鹽水處理。測定小鼠覺醒時間，結(jié)果如下圖所示。

注：箭頭對應(yīng)時刻為處理時刻。

①R1、R2基因敲除小鼠的實驗結(jié)果與野生型相比，_______________，因此可推測咖啡因通過與_______結(jié)合發(fā)揮作用。

②咖啡、茶、可樂等飲料中均含有咖啡因，有些人喜歡用這些飲料來“提神”，以緩解睡意。請解釋咖啡因的“提神”機(jī)理：______。

③咖啡因雖可“提神”，但不能過度飲用，這是由于咖啡因需要一定時間才能完成降解，過度攝入咖啡因就會引起______。

Answer 1

【答案】核糖 線粒體 3 持續(xù)與R發(fā)生作用 R1敲除小鼠的實驗組和對照組覺醒時間差異與野生型相似，R2敲除小鼠的實驗組和對照組的覺醒時間無顯著差異，與野生型差異顯著 R2 咖啡因與R2結(jié)合，但不引起相應(yīng)睡眠效應(yīng)，同時減少了腺苷與R的結(jié)合 神經(jīng)系統(tǒng)長時間處于覺醒狀態(tài)而超負(fù)荷工作

【解析】

曲線 R1突變體敲除小鼠的實驗組和對照組覺醒時間差異與野生型相似；R2突變體敲除小鼠的實驗組和對照組的覺醒時間無顯著差異，與野生型差異顯著。

（1）腺苷由1分子的腺嘌呤和1分子的核糖組成。神經(jīng)元胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體。

（2）ATP是三磷酸腺苷，ATP在相關(guān)酶的催化下脫去3個磷酸基團(tuán)后形成腺苷。神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前膜分泌，作用于突觸后膜的受體，結(jié)合后會通過降解來滅活，胞外腺苷作用機(jī)制類似于神經(jīng)遞質(zhì)，與神經(jīng)元細(xì)胞膜上的腺苷受體（R）發(fā)生結(jié)合后會通過降解來滅活，以防止持續(xù)與R發(fā)生作用。

（3）①R1、R2基因敲除小鼠的實驗結(jié)果與野生型相比，R1敲除小鼠的實驗組和對照組覺醒時間差異與野生型相似，R2敲除小鼠的實驗組和對照組的覺醒時間無顯著差異，與野生型差異顯著，因此可推測咖啡因通過與R2結(jié)合發(fā)揮作用。

②咖啡因是腺苷類似物，咖啡因與R2結(jié)合，但不引起相應(yīng)睡眠效應(yīng)，同時減少了腺苷與R結(jié)合產(chǎn)生的睡眠效應(yīng)，以緩解睡意。

③由于咖啡因需要一定時間才能完成降解，過度攝入咖啡因就會引起神經(jīng)系統(tǒng)長時間處于覺醒狀態(tài)而超負(fù)荷工作，對身體健康不利。