Question

6．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)胞膜上的載體蛋白轉(zhuǎn)運到胰島B細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過有氧呼吸（或“呼吸作用”）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（或“外排”）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（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，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（谷氨酸）受體結(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，谷氨酸能夠升高正常小鼠胰島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（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．
（4）基因敲除是一種特殊的基因重組技術(shù)，即將外源目的基因?qū)�入�?xì)胞從而干擾該細(xì)胞內(nèi)某一基因的功能．將外源目的基因?qū)�入小鼠的胰島B細(xì)胞常用方法是顯微注射法．

Answer 1

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．
（4）將外源目的基因?qū)�入小鼠的胰島B細(xì)胞（動物細(xì)胞）常用方法是顯微注射法．
故答案為：
（1）有氧呼吸（或“呼吸作用”）   升高    胞吐（或“外排”）
（2）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    （谷氨酸）受體
（3）①升高    ②（持續(xù)）開放    ③K⁺通道
（4）顯微注射法

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．