Question

【題目】阿爾茨海默�。�AD）是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為認(rèn)知功能障礙，記憶力減退等。研究表明自噬異常是導(dǎo)致AD發(fā)生發(fā)展的重要因素，下圖表示神經(jīng)細(xì)胞部分結(jié)構(gòu)及其細(xì)胞內(nèi)自噬囊泡的產(chǎn)生和運(yùn)輸模式圖。

（1）神經(jīng)元的功能是__________________________。

（2）細(xì)胞自噬可清除細(xì)胞內(nèi)不需要的大分子物質(zhì)，腦細(xì)胞軸突末端形成的自噬囊泡沿微管運(yùn)輸至胞體并與___________________融合而被降解。AD患者腦神經(jīng)元的軸突內(nèi)積累了大量含淀粉樣蛋白(Aβ)的自噬囊泡，科研人員推測(cè)AD患者腦中自噬囊泡的運(yùn)輸發(fā)生了障礙。

（3）Tau蛋白是一種微管結(jié)合蛋白，脫磷酸化的Tau蛋白可促進(jìn)微管的裝配，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)蛋白沿微管的移動(dòng)速度。AD患者腦中磷酸化的Tau蛋白增加了4～8倍。這一事實(shí)是否支持上述推測(cè)？______理由是_______________________________。

（4）研究發(fā)現(xiàn)H2S也可促進(jìn)細(xì)胞自噬，ATG5蛋白與細(xì)胞自噬有關(guān)。腦中H2S主要在胱硫醚β合成酶（CBS）的催化下產(chǎn)生。為進(jìn)一步探究H2S的作用，科研人員通過基因工程的方法將CBS基因轉(zhuǎn)移到小鼠體內(nèi)，一段時(shí)間后檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果見1和圖2。

①請(qǐng)依據(jù)上述結(jié)果，完善實(shí)驗(yàn)方案并預(yù)測(cè)小鼠行為的變化（從a～g選項(xiàng)中選擇）

	實(shí)驗(yàn)小鼠	側(cè)腦室注射載體	小鼠迷宮實(shí)驗(yàn)正確率(實(shí)驗(yàn)鼠/正常鼠）
			前測(cè)	后測(cè)
對(duì)照組			60%
實(shí)驗(yàn)組			60%

___________

a．正常小鼠　　　　b．患AD小鼠　　　　c．?dāng)y帶CBS基因的載體　　　　d．空載體

e．小于60%　　　　f．等于60%　　　　g．大于60%

②闡述H2S的作用機(jī)理_______________。

③大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ATG5基因中編碼ATG5蛋白的第19位半胱氨酸的位置發(fā)生基因突變時(shí)，上述實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組結(jié)果無明顯差異，請(qǐng)推測(cè)AD患者的病因可能是_____________。

Answer 1

【答案】接受刺激，產(chǎn)生并傳導(dǎo)興奮 溶酶體 支持（或部分支持） 脫磷酸化Tau蛋白促進(jìn)微管的裝配，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)蛋白沿微管的移動(dòng)速度；磷酸化Tau蛋白無此功能，所以阻礙了自噬囊泡沿微管的運(yùn)輸

	實(shí)驗(yàn)小鼠	側(cè)腦室注射載體	小鼠迷宮實(shí)驗(yàn)正確率(實(shí)驗(yàn)鼠/正常鼠）
			前測(cè)	后測(cè)
對(duì)照組	b	d	60%	f
實(shí)驗(yàn)組	b	c	60%	g

H2S促進(jìn)ATG5的基化→促進(jìn)Aβ被溶酶體中的酶分解→緩解AD癥狀。

（或H2S促進(jìn)ATG5的基化，H2S促進(jìn)Aβ降解，ATG5的巰基化與Aβ降解呈正相關(guān)） H2S促進(jìn)ATG5蛋白巰基化位點(diǎn)在此蛋白的第19位半胱氨酸上

【解析】

1.由題圖可知，腦細(xì)胞軸突末端形成的自噬囊泡沿微管運(yùn)輸至胞體并與溶酶體融合而被降解。

2.由圖1和圖2可知，注射載體后，與對(duì)照組相比，CBS組（實(shí)驗(yàn)組）小鼠大腦皮層表達(dá)產(chǎn)生的CBS增加，H2S的合成量增大，巰基化ATG5/ATG5增大，Aβ的含量減少。

（1）神經(jīng)元的功能是接受刺激、產(chǎn)生興奮并傳導(dǎo)興奮。

（2）由題圖可知，腦細(xì)胞軸突末端形成的自噬囊泡沿微管運(yùn)輸至胞體并與溶酶體融合而被降解。

（3）AD患者腦中磷酸化的Tau蛋白增加了4～8倍的事實(shí)支持了上述推測(cè)，理由是脫磷酸化的Tau蛋白可促進(jìn)微管的裝配，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)蛋白沿微管的移動(dòng)速度，而磷酸化的Tau蛋白無此功能，阻礙了自噬囊泡沿微管的運(yùn)輸，導(dǎo)致自噬囊泡積累在軸突內(nèi)。

（4）①由題意可知，本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證H2S可促進(jìn)細(xì)胞自噬的作用。以患AD小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)照組是將空載體注射到小鼠側(cè)腦室中，實(shí)驗(yàn)組是將攜帶CBS基因的載體注射到小鼠側(cè)腦室中，注射后檢測(cè)小鼠體內(nèi)ATG5蛋白的巰基化、CBS的表達(dá)量、Aβ的含量和小鼠迷宮完成情況。注射前，兩組小鼠學(xué)習(xí)記憶能力沒有差異，小鼠迷宮實(shí)驗(yàn)正確率均等于60%。注射后，CBS組（實(shí)驗(yàn)組）小鼠大腦皮層表達(dá)產(chǎn)生的CBS增加，H2S的合成量增大，巰基化ATG5/ATG5增大，促進(jìn)細(xì)胞自噬，進(jìn)而促進(jìn)Aβ的水解，AD癥狀得以緩解，小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力比對(duì)照組提高，因此對(duì)照組小鼠迷宮實(shí)驗(yàn)正確率仍等于60%，實(shí)驗(yàn)組小鼠迷宮實(shí)驗(yàn)正確率應(yīng)大于60%。實(shí)驗(yàn)方案及小鼠行為的變化如下表所示：

	實(shí)驗(yàn)小鼠	側(cè)腦室注射載體	小鼠迷宮實(shí)驗(yàn)正確率
			注射前	注射后
對(duì)照組	b	d	60%	f
實(shí)驗(yàn)組	b	c	60%	g

②H2S的作用機(jī)理：H2S促進(jìn)自噬相關(guān)蛋白ATG5發(fā)生巰基化，促進(jìn)Aβ被溶酶體中的酶分解，使AD癥狀得以緩解。

③當(dāng)ATG5基因中編碼ATG5蛋白的第19位半胱氨酸的位置發(fā)生基因突變時(shí)，上述實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組結(jié)果無明顯差異，可能是H2S促進(jìn)ATG5蛋白的第19位半胱氨酸發(fā)生巰基化。