Question

【題目】肝癌在我國的發(fā)病率較高，容易復發(fā)、遠期療效不滿意。研究人員對肝癌細胞的結構及代謝進行相關的研究。

（1）癌細胞有___________的特點，腫瘤惡性增殖往往___________血管新生的速度，隨著細胞數(shù)目增多和體積增大，惡性實體腫瘤內(nèi)部逐漸形成慢性營養(yǎng)缺乏的微環(huán)境，因此腫瘤細胞需要通過調(diào)整細胞代謝才能繼續(xù)生存。

（2）下圖是細胞呼吸及線粒體融合和分裂的示意圖：

葡萄糖在___________中分解為[H]和A，物質A是___________，A進入線粒體徹底氧化分解。線粒體內(nèi)膜上分布的呼吸鏈復合體是參與有氧呼吸第___________階段的酶，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴的意義是___________。

線粒體外膜上的___________、內(nèi)膜融合蛋白___________的作用實現(xiàn)了線粒體膜的融合，線粒體的長度明顯變長。細胞質基質中DRP1的S616位點磷酸化，DRP1定位于線粒體外膜上，促進___________。

（3）已有研究發(fā)現(xiàn)肝癌腫瘤中心區(qū)域細胞中線粒體融合增強，線粒體長度明顯長于邊緣區(qū)域細胞，這些變化與肝癌細胞適應營養(yǎng)缺乏有關。為研究在營養(yǎng)缺乏時線粒體融合對肝癌細胞糖代謝的調(diào)控。研究者用肝癌細胞進行了實驗，實驗結果如下表：

指標 組別 相對值	細胞 耗氧 速率	線粒體 ATP產(chǎn) 生量	胞外 乳酸 水平	線粒 體嵴 密度	呼吸鏈 復合體 的活性	乳酸脫 氫酶的 量
甲組：常規(guī)培養(yǎng)組	4. 2	1. 0	0. 35	10. 1	0. 91	1. 01
乙組：營養(yǎng)缺乏組	5. 6	1. 4	0. 28	17. 5	2. 39	0. 25
丙組：營養(yǎng)缺乏+抑制DRP1S637磷酸化	3. 1	0. 8	0. 38	9. 8	1. 22	1. 22

注：線粒體嵴密度＝嵴數(shù)目/線粒體長度

①丙組抑制DRP1S637磷酸化的目的是______。

②根據(jù)實驗結果并結合（2），將下列選項對應的字母填入圖中，完善肝癌細胞在營養(yǎng)缺乏條件下的代謝調(diào)控途徑。

_____

a. 細胞耗氧速率增加、線粒體ATP產(chǎn)生量增加

b. 胞外乳酸水平減少

c. 線粒體嵴密度增加、呼吸鏈復合體的活性增加

d. 乳酸脫氫酶含量降低

e. 線粒體融合增強

f. DRP1S637磷酸化增強

（4）下圖表示217名切除肝腫瘤患者的肝癌細胞中DRP1S637磷酸化水平與病人存活率及無復發(fā)存活率的關聯(lián)曲線。

請你根據(jù)調(diào)查結果提出一個術后用藥建議并說明理由___________。

Answer 1

【答案】無限增殖 快于 細胞質基質 丙酮酸 三 可以增大膜面積，為酶附著提供更多位點 Mfn1/Mfn2蛋白 OPA1 線粒體分裂 抑制肝癌細胞的線粒體融合 用抑制DRP1S637磷酸化的藥物，可以提高存活率、降低復發(fā)率

【解析】

葡萄糖在酶的作用下分解為丙酮酸和[H],發(fā)生場所在細胞質基質，有氧呼吸第二階段為丙酮酸和水在酶的作用下分解為[H]和二氧化碳（線粒體基質），有氧呼吸第三階段為[H]和氧氣在酶的作用生成水（場所：線粒體內(nèi)膜）；無氧呼吸第二階段丙酮酸和[H]在酶的作用下生成酒精、二氧化碳或者乳酸。

（1）癌細胞的特征包括無限增殖、細胞形態(tài)改變、細胞膜的成分改變，因具有無限增殖的特點、細胞代謝速率快，腫瘤惡性增殖往往快于血管新生的速度，隨著細胞數(shù)目增多和體積增大，惡性實體腫瘤內(nèi)部逐漸形成慢性營養(yǎng)缺乏的微環(huán)境，因此腫瘤細胞需要通過調(diào)整細胞代謝才能繼續(xù)生存。

（2）葡萄糖在細胞質基質中分解為[H]和丙酮酸，物質A是丙酮酸，丙酮酸進入線粒體徹底氧化分解為二氧化碳和水。有氧呼吸第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜，所以線粒體內(nèi)膜上分布的呼吸鏈復合體是參與有氧呼吸第三階段的酶，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴的意義是可以增大膜面積，為酶附著提供更多位點。

線粒體外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白和內(nèi)膜融合蛋白OPA1的作用實現(xiàn)了線粒體膜的融合，線粒體的長度明顯變長。細胞質基質中DRP1的S616位點磷酸化，DRP1定位于線粒體外膜上，促進細胞的分裂。

（3）①DRP1S637磷酸化促進線粒體外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白結合，從而促進線粒體的融合。丙組抑制DRP1S637磷酸化，實質上抑制線粒體的融合。

②根據(jù)實驗結果并結合（2），肝癌細胞在營養(yǎng)缺乏條件下，為了適應環(huán)境，線粒體融合增強，首先DRP1S637磷酸化增強，促進線粒體融合，線粒體嵴密度增加、呼吸鏈復合體的活性增加，細胞耗氧速率增加、線粒體ATP產(chǎn)生量增加，乳酸脫氫酶含量降低，無氧呼吸速率下降，胞外乳酸水平減少，細胞的產(chǎn)能效率提高，從而適應營養(yǎng)缺乏的環(huán)境，所以它們之間的關系如下圖：

（4）據(jù)圖分析，切除肝腫瘤患者的肝癌細胞中DRP1S637磷酸化水平高的病人術后存活率及無復發(fā)存活率均明顯低于DRP1S637磷酸化水平低的病人，術后建議用抑制DRP1S637磷酸化的藥物，這樣可以提高存活率、降低復發(fā)率。