Question

胰島素是人體血糖調(diào)節(jié)中的重要激素，其釋放受到機(jī)體的精確調(diào)控．
（1）人體內(nèi)胰島素釋放通路是：餐后血糖升高，葡萄糖由細(xì)胞膜上的

 

蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到胰島B細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過

 

過程產(chǎn)生大量ATP，阻斷ATP敏感型鉀離子通道，進(jìn)而抑制了鉀離子的外流，使細(xì)胞膜內(nèi)的電位

 

，打開電壓依賴性的Ca²⁺通道，升高了胞內(nèi)的Ca²⁺濃度，促進(jìn)胰島素分子以

 

的方式釋放到細(xì)胞外．
（2）研究發(fā)現(xiàn)，高濃度葡萄糖可引起胰島A細(xì)胞合成并分泌谷氨酸，為研究谷氨酸的作用機(jī)理，科研人員將三組數(shù)目相等的小鼠離體胰島進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件及結(jié)果如圖1所示（CQNX為谷氨酸受體阻斷劑）．實驗結(jié)果表明，在高濃度葡萄糖條件下，

 

．由此推測，谷氨酸與胰島B細(xì)胞表面的

 

結(jié)合發(fā)揮作用．

（3）科研人員進(jìn)一步用谷氨酸溶液處理正常小鼠和K⁺通道基因敲除小鼠的胰島B細(xì)胞，檢測細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺熒光強(qiáng)度，結(jié)果如圖2所示．
①由實驗結(jié)果可知，谷氨酸能夠

 

正常小鼠胰島B細(xì)胞內(nèi)的Ca²⁺濃度．
②K⁺通道基因敲除小鼠和正常小鼠相比，細(xì)胞內(nèi)的基礎(chǔ)Ca²⁺濃度顯著高于正常小鼠，從胰島素釋放通路分析，是由于K⁺通道基因敲除小鼠的K⁺通道不能正常發(fā)揮作用，導(dǎo)致Ca²⁺通道

 

．
③該實驗結(jié)果說明谷氨酸對胰島B細(xì)胞的作用是通過

 

實現(xiàn)的．

Answer 1

考點：體溫調(diào)節(jié)、水鹽調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié),基因工程的應(yīng)用

專題：

分析：圖1曲線表明，加入谷氨酸的乙組胰島素分泌增加，加入CNQX一組胰島素分泌減少，故說明在高濃度葡萄糖條件下，谷氨酸能促進(jìn)胰島素的分泌，CNQX可抑制這一過程．
圖2結(jié)果可知，加入谷氨酸后，正常小鼠細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺熒光強(qiáng)度升高，而K⁺通道基因敲除小鼠Ca²⁺濃度未升高，故說明谷氨酸對胰島B細(xì)胞的作用是通過 K⁺通道實現(xiàn)的．

解答： 解：（1）餐后血糖升高，葡萄糖由細(xì)胞膜上的載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到胰島B細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過有氧呼吸過程產(chǎn)生大量ATP，阻斷ATP敏感型鉀離子通道，進(jìn)而抑制了鉀離子的外流，使細(xì)胞膜內(nèi)的電位升高，打開電壓依賴性的Ca²⁺通道，升高了胞內(nèi)的Ca²⁺濃度，促進(jìn)胰島素分子以胞吐的方式釋放到細(xì)胞外．
（2）據(jù)實驗結(jié)果可知，加入谷氨酸的乙組胰島素分泌增加，加入CNQX一組胰島素分泌減少，故說明在高濃度葡萄糖條件下，谷氨酸能促進(jìn)胰島素的分泌，CNQX可抑制這一過程．由此推測，谷氨酸與胰島B細(xì)胞表面的 受體結(jié)合發(fā)揮作用．
（3）據(jù)圖2結(jié)果可知，加入谷氨酸后，正常小鼠細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺熒光強(qiáng)度升高，而K⁺通道基因敲除小鼠Ca²⁺濃度未升高，故說明谷氨酸對胰島B細(xì)胞的作用是通過 K⁺通道實現(xiàn)的．
①由實驗結(jié)果可知，谷氨酸能夠升高正常小鼠胰島B細(xì)胞內(nèi)的Ca²⁺濃度，細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺熒光強(qiáng)度升高，
②K⁺通道基因敲除小鼠和正常小鼠相比，細(xì)胞內(nèi)的基礎(chǔ)Ca²⁺濃度顯著高于正常小鼠，從胰島素釋放通路分析，是由于K⁺通道基因敲除小鼠的K⁺通道不能正常發(fā)揮作用，導(dǎo)致Ca²⁺通道 （持續(xù)）開放．
③該實驗結(jié)果說明谷氨酸對胰島B細(xì)胞的作用是通過 K⁺通道實現(xiàn)的．
故答案為：
（1）載體  有氧呼吸  升高   胞吐（或“外排”）
（2）谷氨酸能促進(jìn)胰島素的分泌  CNQX可抑制這一過程    （谷氨酸）受體
（3）①升高
②（持續(xù)）開放
③K⁺通道

點評：本題綜合考查了人體血糖調(diào)節(jié)及相關(guān)的實驗設(shè)計，意在考查學(xué)生的理解和應(yīng)用能力，試題難度中等．