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AD患者腦中自噬囊泡的運輸發(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)動蛋白沿微管的移動速度。AD患者腦中磷酸化的Tau蛋白增加了4～8倍。這一事實是否支持上述推測？______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)，一段時間后檢測相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果見1和圖2。

①請依據(jù)上述結(jié)果，完善實驗方案并預(yù)測小鼠行為的變化（從a～g選項中選擇）

	實驗小鼠	側(cè)腦室注射載體	小鼠迷宮實驗正確率(實驗鼠/正常鼠）
			前測	后測
對照組			60%
實驗組			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大量實驗數(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，上述實驗中實驗組與對照組結(jié)果無明顯差異，請推測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)動蛋白沿微管的移動速度；磷酸化Tau蛋白無此功能，所以阻礙了自噬囊泡沿微管的運輸

	實驗小鼠	側(cè)腦室注射載體	小鼠迷宮實驗正確率(實驗鼠/正常鼠）
			前測	后測
對照組	b	d	60%	f
實驗組	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，與對照組相比，CBS組（實驗組）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倍的事實支持了上述推測，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)動蛋白沿微管的移動速度，而磷酸化的Tau蛋白無此功能，阻礙了自噬囊泡沿微管的運輸，導(dǎo)致自噬囊泡積累在軸突內(nèi)。

（4）①由題意可知，本實驗的目的是驗證H2S可促進(jìn)細(xì)胞自噬的作用。以患AD小鼠為實驗對象，對照組是將空載體注射到小鼠側(cè)腦室中，實驗組是將攜帶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，小鼠迷宮實驗正確率均等于60%。注射后，CBS組（實驗組）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)記憶能力比對照組提高，因此對照組小鼠迷宮實驗正確率仍等于60%，實驗組小鼠迷宮實驗正確率應(yīng)大于60%。實驗方案及小鼠行為的變化如下表所示：

	實驗小鼠	側(cè)腦室注射載體	小鼠迷宮實驗正確率
			注射前	注射后
對照組	b	d	60%	f
實驗組	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，上述實驗中實驗組與對照組結(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。