Question

【題目】研究發現，細胞內脂肪的合成與有氧呼吸過程有關，機理如圖1所示。

（1）據圖1可知，蛋白A是內質網膜上運輸Ca2+的______蛋白，蛋白S與其結合，使Ca2+以___________方式從___________進入內質網。Ca2+通過內質網與線粒體間的特殊結構，進入線粒體內，調控在__________中進行的有氧呼吸第二階段反應，影響脂肪合成。

（2）研究發現，蛋白S基因突變體果蠅的脂肪合成顯著少于野生型果蠅。為探究其原因，科研人員分別用13C標記的葡萄糖飼喂野生型果蠅和蛋白S基因突變體，一段時間后檢測其體內13C-丙酮酸和13C-檸檬酸的量，結果如圖2。結合圖1推測，蛋白S基因突變體脂肪合成減少的原因可能是__________。

（3）為進一步驗證檸檬酸與脂肪合成的關系，科研人員對A、B兩組果蠅進行飼喂處理，一段時間后在顯微鏡下觀察其脂肪組織，結果如圖3所示。圖中A組和B組果蠅分別為_________果蠅，飼喂的食物X應為____________的食物。

（4）以蛋白S基因突變體為材料，利用蛋白N（可將Ca2+轉運出線粒體）證明“脂肪合成受到線粒體內的Ca2+濃度調控”的研究思路是__________。

Answer 1

【答案】載體 主動運輸 細胞溶膠（細胞質基質） 線粒體基質 丙酮酸生成檸檬酸受阻，檸檬酸減少 野生型和蛋白S基因突變體 含（等量）檸檬酸（鹽） 抑制蛋白S基因突變體的蛋白N表達（或“敲除蛋白N基因”），檢測線粒體內Ca2+濃度變化，觀察脂肪組織的脂滴是否有所恢復

【解析】

本題旨在考查學生理解物質運輸的方式、線粒體的結構和功能及有氧呼吸的過程等知識要點。由題圖1可知，鈣離子在蛋白A、B的協助下進入內質網，該過程消耗ATP水解釋放的能量，是主動運輸過程，鈣離子再進入線粒體，在線粒體基質中，形成檸檬酸，檸檬酸可以進一步脫羧形成二氧化碳和還原氫，完成有氧呼吸第二階段，也可以合成脂肪，形成脂滴；由題圖2可知，與野生型相比，突變型中的含放射性的丙酮酸增加，含放射性的檸檬酸減少，說明突變體丙酮酸生成檸檬酸受阻，檸檬酸減少，進而使脂肪合成減少；題圖3可知，A組兩種食物飼喂，脂肪顆粒無差異，B組兩種飼喂，脂肪顆粒不同，因此A組為野生型，B組為突變型。

（1）由題圖1可知，蛋白A是內質網膜上運輸Ca2+的載體，由題圖可知，由細胞質基質運輸到高爾基體的運輸過程需要消耗能量，是主動運輸過程；有氧呼吸第二階段發生在線粒體基質中。
（2）由題圖曲線可知，13C標記的葡萄糖飼喂野生型果蠅和蛋白S基因突變體，一段時間后，突變體內，丙酮酸放射性增加，檸檬酸放射性減少，說明蛋白S基因突變體脂肪合成減少的原因可能是丙酮酸生成檸檬酸受阻，檸檬酸減少。
（3）該實驗的目的是驗證檸檬酸與脂肪合成的關系，因此選取的材料應該含有不同的檸檬酸含量，因此圖1可知，檸檬酸是合成脂肪的前體物質，對比A、B兩組的圖3結果可知，A組兩種食物飼喂，脂肪顆粒無差異，B組兩種飼喂，脂肪顆粒不同，因此A組為野生型，B組為突變型，飼喂的物質X應該含檸檬酸的食物。
（4）該實驗的目的是以蛋白S基因突變體為材料證明“脂肪合成受到線粒體內的Ca2+濃度調控”，研究的思路是抑制蛋白S基因突變體的蛋白N表達（或“敲除蛋白N基因”），檢測線粒體內Ca2+濃度變化，觀察脂肪組織的脂滴是否有所恢復。