Question

【題目】高賴氨酸血癥是由于A基因突變引起的氨基酸代謝紊亂疾病，會(huì)導(dǎo)致患者生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，科研人員對(duì)其發(fā)病機(jī)理進(jìn)行了相關(guān)研究。

（1）在翻譯過(guò)程中賴氨酸可作為合成________的原料，也可在________中被降解，機(jī)制如圖1所示。

A基因表達(dá)的A蛋白包括LKR和SDH兩個(gè)催化功能區(qū)，其中LKR催化賴氨酸與α-酮戊二酸形成________，該產(chǎn)物在SDH催化下被分解。A基因突變可導(dǎo)致LKR或SDH功能受損，但均會(huì)引起血漿中________（賴氨酸/酵母氨酸）濃度增高。

（2）為研究高賴氨酸血癥發(fā)病機(jī)理，科研人員進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)研究。

①顯微觀察顯示，患病小鼠會(huì)出現(xiàn)線粒體異常增大現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)測(cè)定了SDH異常小鼠相關(guān)生化指標(biāo)，結(jié)果如圖2和圖3所示。結(jié)合顯微觀察，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)：________。欲確定此推測(cè)，還需要測(cè)定________。

②為進(jìn)一步證明細(xì)胞中線粒體的形態(tài)功能變化的原因，將LKR和SDH分別在線粒體異常的小鼠細(xì)胞中表達(dá)，進(jìn)行線粒體形態(tài)恢復(fù)實(shí)驗(yàn)。若實(shí)驗(yàn)結(jié)果為________，則說(shuō)明線粒體異常僅由SDH異常導(dǎo)致。

（3）綜合賴氨酸代謝途徑和上述研究，若最終研究結(jié)果與上述推測(cè)一致，請(qǐng)你為高賴氨酸血癥提供兩種治療思路：________。

Answer 1

【答案】蛋白質(zhì) 線粒體 酵母氨酸 賴氨酸 線粒體內(nèi)酵母氨酸積累，改變線粒體形態(tài)（結(jié)構(gòu)），從而影響線粒體的功能，導(dǎo)致線粒體耗氧量下降 LKR異常小鼠的相關(guān)生化指標(biāo) LKR不能恢復(fù)異常線粒體為正常形態(tài)，而SDH可以將異常線粒體恢復(fù)到正常形態(tài) 抑制LKR（谷氨酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶）活性；抑制向線粒體運(yùn)輸賴氨酸、谷氨酸；減少賴氨酸的攝取；將SDH基因轉(zhuǎn)入患者線粒體異常細(xì)胞

【解析】

據(jù)圖分析，圖1結(jié)構(gòu)具有雙層膜，且內(nèi)膜向內(nèi)折疊，說(shuō)明其為線粒體，圖示為賴氨酸進(jìn)入線粒體賴氨酸與α-酮戊二酸反應(yīng)生成酵母氨酸，最終被降解的過(guò)程。圖2顯示SDH異常的線粒體中的酵母氨酸濃度升高，圖3顯示SDH異常的線粒體中的氧氣消耗量減少。

（1）賴氨酸是一種氨基酸，可以作為合成蛋白質(zhì)的原料，也可以在線粒體中被降解。據(jù)圖分析可知，化賴氨酸與α-酮戊二酸反應(yīng)形成了酵母氨酸；根據(jù)題意分析，賴氨酸的降解先后需要經(jīng)過(guò)LKR或SDH的催化，中間產(chǎn)物是酵母氨酸，因此LKR或SDH功能受損均會(huì)引起血漿中賴氨酸濃度增高。

（2）①根據(jù)圖2、圖3分析已知，SDH異常的線粒體中的酵母氨酸濃度升高了、氧氣消耗量減少了，據(jù)此說(shuō)明線粒體內(nèi)酵母氨酸積累，改變線粒體形態(tài)（結(jié)構(gòu)），從而影響線粒體的功能，導(dǎo)致線粒體耗氧量下降；欲確定此推測(cè)，還需要測(cè)定LKR異常小鼠的相關(guān)生化指標(biāo)。

②根據(jù)題意分析，若LKR不能恢復(fù)異常線粒體為正常形態(tài)，而SDH可以將異常線粒體恢復(fù)到正常形態(tài)，則說(shuō)明說(shuō)明線粒體異常僅由SDH異常導(dǎo)致。

（3）結(jié)合題干信息和圖形分析可知，治療高賴氨酸血癥的措施有：抑制LKR（谷氨酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶）活性；抑制向線粒體運(yùn)輸賴氨酸、谷氨酸；減少賴氨酸的攝��；將SDH基因轉(zhuǎn)入患者線粒體異常細(xì)胞。