Question

【題目】人和哺乳動(dòng)物體內(nèi)的脂肪組織可分為白色脂肪組織（WAT）和褐色脂肪組織（BAT），二者可以相互轉(zhuǎn)化。WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質(zhì)以甘油三酯的形式儲(chǔ)存起來(lái)。BAT則專門用于分解脂質(zhì)等以滿足額外的熱量需求。研究人員對(duì)小鼠BAT代謝進(jìn)行了相關(guān)研究。

（1）圖1是小鼠WAT和BAT細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖。從結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的角度分析，WAT轉(zhuǎn)化為BAT之后產(chǎn)熱效率提高的原因：_________，體積變小，相對(duì)面積增大，易于分解產(chǎn)熱；________（細(xì)胞器）增多，產(chǎn)熱增加。

（2）雌激素相關(guān)受體γ（ERRγ）與BAT代謝密切相關(guān)�？蒲腥藛T利用無(wú)活性DNA片段構(gòu)建重組DNA，導(dǎo)入野生型小鼠（WT）_________細(xì)胞，使其插入ERRγ基因內(nèi)部，導(dǎo)致ERRγ基因發(fā)生__________，獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO）。將兩種小鼠同時(shí)暴露在4℃冷環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2。在第6小時(shí)_________小鼠全部死亡。結(jié)果說(shuō)明蛋白質(zhì)___________________與抵抗寒冷關(guān)系密切。

（3）檢測(cè)兩種小鼠在4℃冷環(huán)境中體內(nèi)BAT和WAT的數(shù)量，計(jì)算其比值（BAT/WAT），結(jié)果如圖3，由此可推測(cè)___________________。

（4）進(jìn)一步測(cè)定兩組小鼠BAT細(xì)胞代謝水平，結(jié)果如圖4。據(jù)圖可知，KO小鼠和WT小鼠的BAT細(xì)胞氧化分解等量能源物質(zhì)所產(chǎn)生ATP比值為_____________。同時(shí)利用分子生物學(xué)技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，KO小鼠的UCP-1基因表達(dá)量顯著低于WT小鼠，科學(xué)家最終將UCP-1蛋白定位在線粒體內(nèi)膜上。結(jié)合圖4結(jié)果推測(cè)，UCP-1蛋白的作用是___________________________________。

（5）綜上研究可知，ERRγ，在相關(guān)激素的調(diào)節(jié)下，通過(guò)促進(jìn)__________________；促進(jìn)____________的表達(dá)使產(chǎn)熱增加，這樣的調(diào)節(jié)過(guò)程使小鼠適應(yīng)寒冷環(huán)境。

Answer 1

【答案】脂肪滴變多 線粒體 受精卵 基因突變 KO ERRγ（或雌激素相關(guān)受體γ） 雌激素通過(guò)ERRγ蛋白（通過(guò)一系列信號(hào)傳導(dǎo)通路）促進(jìn)TWAT轉(zhuǎn)化為BAT 1．4（17．5÷12．5） 減少ATP合成，促進(jìn)能源物質(zhì)中的化學(xué)能更大比例的轉(zhuǎn)化為熱能 WAT轉(zhuǎn)化為BAT UCP-1基因

【解析】

根據(jù)題意可知，白色脂肪組織（WAT）和褐色脂肪組織（BAT），二者可以相互轉(zhuǎn)化。WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質(zhì)以甘油三酯的形式儲(chǔ)存起來(lái)。BAT則專門用于分解脂質(zhì)等以滿足額外的熱量需求。通過(guò)題干及四個(gè)圖示可知ERRγ在相關(guān)激素的調(diào)節(jié)下，通過(guò)促進(jìn)WAT轉(zhuǎn)化為BAT；促進(jìn)UCP-1基因的表達(dá)，使產(chǎn)熱增加過(guò)程使小鼠適應(yīng)寒冷環(huán)境。

（1）根據(jù)題干信息可知：WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質(zhì)以甘油三酯的形式儲(chǔ)存起來(lái)，BAT則專門用于分解脂質(zhì)等以滿足額外的熱量需求；圖中BAT內(nèi)含有許多小的脂肪滴和線粒體，所以從結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的角度分析，WAT轉(zhuǎn)化為BAT之后產(chǎn)熱效率提高的原因脂肪滴變多，體積變小，相對(duì)面積增大，易于分解產(chǎn)熱；線粒體增多，產(chǎn)熱增加。

（2）已知雌激素相關(guān)受體γ（ERRγ）與BAT代謝密切相關(guān)，利用基因工程獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO），即利用無(wú)活性DNA片段構(gòu)建重組DNA，導(dǎo)入野生型小鼠（WT）受精卵細(xì)胞，使其插入ERRγ基因內(nèi)部，導(dǎo)致ERRγ基因發(fā)生基因突變，獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO）。將兩種小鼠同時(shí)暴露在4℃冷環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2。在第6小時(shí)ERRγ基因缺陷的KO小鼠全部死亡，結(jié)果說(shuō)明ERRγ受體蛋白與抵抗寒冷關(guān)系密切。

（3）根據(jù)第（2）問(wèn)的分析結(jié)合圖3可知，雌激素通過(guò)ERRγ蛋白（通過(guò)一系列信號(hào)傳導(dǎo)通路）促進(jìn)WAT轉(zhuǎn)化為BAT。

（4）進(jìn)一步測(cè)定兩組小鼠BAT細(xì)胞代謝水平，結(jié)果如圖4。據(jù)圖可知圖中所示的是釋放的熱量占釋放總能量比例，分別為KO組為82.5%，WT組為87.5%，所以KO小鼠和WT小鼠的BAT細(xì)胞氧化分解等量能源物質(zhì)所產(chǎn)生ATP分別比例為17.5%、12.5%，二者的比值為1.4。已知KO小鼠的UCP-1基因表達(dá)量顯著低于WT小鼠，科學(xué)家最終將UCP-1蛋白定位在線粒體內(nèi)膜上，結(jié)合圖4結(jié)果可以推測(cè)，UCP-1蛋白的作用是減少ATP合成，促進(jìn)能源物質(zhì)中的化學(xué)能更大比例的轉(zhuǎn)化為熱能。

（5）綜上研究可知，ERRγ在相關(guān)激素的調(diào)節(jié)下，通過(guò)促進(jìn)WAT轉(zhuǎn)化為BAT；促進(jìn)UCP-1基因的表達(dá)，使產(chǎn)熱增加使小鼠適應(yīng)寒冷環(huán)境。