Question

【題目】學(xué)習(xí)、記憶是動(dòng)物適應(yīng)環(huán)境、使個(gè)體得到發(fā)展的重要功能。通過電刺激實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、記憶功能與高等動(dòng)物的海馬腦區(qū)(H區(qū))密切相關(guān)。如果在H區(qū)的傳入纖維上施加100次/秒、持續(xù)1秒的強(qiáng)刺激(HFS)，在刺激后幾小時(shí)之內(nèi)，只要再施加單次強(qiáng)刺激，突觸后膜的電位變化都會(huì)比未受過HFS處理時(shí)高2~3倍，研究者認(rèn)為是HFS使H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生了“記憶”。下圖為這一現(xiàn)象可能的機(jī)制。

(1)如圖所示，突觸后膜上的N受體被激活后，Ca2+會(huì)以____________方式進(jìn)入胞內(nèi)，與__________共同作用，使C酶的___________發(fā)生改變，C酶被激活。

(2)為驗(yàn)證圖中所示機(jī)制，研究者開展了大量工作，如：

①對(duì)小鼠H區(qū)傳入纖維施以HFS，休息30分鐘后，檢測(cè)到H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的A受體總量無明顯變化，而細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量明顯增加。該結(jié)果為圖中的______（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)過程提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

②圖中A受體胞內(nèi)肽段(T)被C酶磷酸化后，A受體活性增強(qiáng)。為證實(shí)A受體的磷酸化位點(diǎn)位于T上，需將一種短肽導(dǎo)入H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，以干擾C酶對(duì)T的磷酸化。其中，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組所用短肽分別應(yīng)與T的氨基酸_____（填字母）。

A.數(shù)目不同、序列不同 B.數(shù)目相同、序列不同 C.數(shù)目相同、序列相同

③為驗(yàn)證T的磷酸化能增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞對(duì)刺激的“記憶”這一假設(shè)，將T的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變的一組小鼠，用HFS處理H區(qū)傳入纖維，30分鐘后檢測(cè)H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A受體能否磷酸化。 請(qǐng)?jiān)u價(jià)該實(shí)驗(yàn)方案并加以完善________________。

Answer 1

【答案】協(xié)助擴(kuò)散 鈣調(diào)蛋白 空間結(jié)構(gòu) Ⅱ C、B 該實(shí)驗(yàn)方案存在兩處缺陷。第一，應(yīng)補(bǔ)充一組對(duì)未突變小鼠同樣處理的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。第二，應(yīng)補(bǔ)充施加HFS后檢測(cè)和比較以上兩組小鼠突觸后膜電位變化的實(shí)驗(yàn)

【解析】

在H區(qū)的傳入神經(jīng)膜上施加單次強(qiáng)刺激，傳入神經(jīng)末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后膜的相關(guān)受體，突觸后膜出現(xiàn)一個(gè)膜電位變化，從圖中可以看出，Ca2+通過N受體進(jìn)入細(xì)胞的過程中是從高濃度向低濃度運(yùn)輸，不消耗ATP屬于協(xié)助擴(kuò)散，Ca2+進(jìn)入后與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，激活C酶，蛋白質(zhì)的功能取決于其空間結(jié)構(gòu)，酶的活性改變的直接原因是其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

(1)由分析可知：突觸后膜上的N受體被激活后，Ca2+以協(xié)助擴(kuò)散方式進(jìn)入胞內(nèi)，與鈣調(diào)蛋白共同作用，使C酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，C酶被激活。

(2)①對(duì)小鼠H區(qū)傳入纖維施以HFS，休息30分鐘后，檢測(cè)到H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的A受體總量無明顯變化，而細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量明顯增加。Ⅱ過程顯示的是神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的A由膜內(nèi)向膜上轉(zhuǎn)移的過程，故該結(jié)果為Ⅱ過程提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

②由實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�，�?shí)驗(yàn)組所用短肽與T肽相同，使短肽與T肽競(jìng)爭(zhēng)C酶導(dǎo)致C酶對(duì)T肽的磷酸化受到干擾，而對(duì)照組所用應(yīng)為長(zhǎng)度相同，但序列相反的短肽，此肽對(duì)C酶磷酸化T肽無干擾作用，所以證實(shí)A受體的磷酸化位點(diǎn)位于T上，需將一種短肽導(dǎo)入H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，以干擾C酶對(duì)T的磷酸化。其中，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組所用短肽分別應(yīng)與T的氨基酸C、B（填字母）。

③為驗(yàn)證T的磷酸化能增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞對(duì)刺激的“記憶”這一假設(shè)，將T的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變的一組小鼠，用HFS處理H區(qū)傳入纖維，30分鐘后檢測(cè)H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A受體能否磷酸化。 請(qǐng)?jiān)u價(jià)該實(shí)驗(yàn)方案并加以完善該實(shí)驗(yàn)方案存在兩處缺陷。第一，應(yīng)補(bǔ)充一組對(duì)未突變小鼠同樣處理的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。第二，應(yīng)補(bǔ)充施加HFS后檢測(cè)和比較以上兩組小鼠突觸后膜電位變化的實(shí)驗(yàn)。