Question

【題目】為了研究高等動(dòng)物的學(xué)習(xí)、記憶功能與海馬腦區(qū)（H區(qū)）的關(guān)系，科學(xué)家通過電刺激實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：如果在H區(qū)的傳入纖維上施加100次/秒、持續(xù)1秒的強(qiáng)刺激（HFS），在刺激后幾小時(shí)之內(nèi)，只要再施加單次強(qiáng)刺激，突觸后膜的電位變化都會(huì)比未受過HFS處理時(shí)高2~3倍。研究者認(rèn)為是HFS使H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生了“記憶”，圖為這一現(xiàn)象可能的機(jī)制。請回答下列問題：

（1）圖中傳入神經(jīng)末梢釋放谷氨酸的方式是_____，圖示的興奮傳遞過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜的______功能。

（2）如圖所示，突觸后膜上的A受體的功能是_______。N受體被激活后，Ca2+會(huì)以______方式進(jìn)入胞內(nèi)。Ca2+與鈣調(diào)蛋白共同作用，使C酶的______發(fā)生改變，C酶被激活。

（3）為驗(yàn)證圖中所示機(jī)制，研究者開展了大量工作，如：

①對小鼠H區(qū)傳入纖維施以HFS，休息30分鐘后，檢測到H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的A受體總量無明顯變化，而細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量明顯增加。該結(jié)果為圖中的________（填圖中序號(hào)）過程提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

②圖中A受體胞內(nèi)肽段（T）被C酶磷酸化后，A受體活性增強(qiáng)，為證實(shí)A受體的磷酸化位點(diǎn)位于T上，需將一種短肽導(dǎo)入H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，以干擾C酶對T的磷酸化，其中，實(shí)驗(yàn)組和對照組所用短肽分別應(yīng)與T的氨基酸_______。

A．?dāng)?shù)目不同序列不同 B．?dāng)?shù)目相同序列相反 C．?dāng)?shù)目相同序列相同

③為驗(yàn)證T的磷酸化能增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞對刺激的“記憶”這一假設(shè)，將T的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變的一組小鼠，用HFS處理H區(qū)傳入纖維，30分鐘后檢測H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A受體能否磷酸化，并檢測突觸后膜的電位變化。請對該實(shí)驗(yàn)方案加以完善：______。

Answer 1

【答案】胞吐 控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞和進(jìn)行細(xì)胞間信息交流 作為受體識(shí)別谷氨酸和作為Na+通道 協(xié)助擴(kuò)散 空間結(jié)構(gòu) Ⅱ C、B 應(yīng)補(bǔ)充一組對未突變小鼠同樣處理的對照實(shí)驗(yàn)

【解析】

依題意和分析題圖：傳入神經(jīng)末梢釋放的谷氨酸與突觸后膜上的A受體結(jié)合后引起Na+通過A受體進(jìn)入海馬腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，谷氨酸與突觸后膜上的N受體結(jié)合后引起Ca2+以協(xié)助擴(kuò)散的方式通過N受體進(jìn)入海馬腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，說明谷氨酸是一種神經(jīng)遞質(zhì)。進(jìn)入海馬腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后C酶被激活。激活的C酶促進(jìn)了A受體胞內(nèi)肽段（T）轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>A受體的Ⅱ過程，進(jìn)而使細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量增加，由此推知：H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生“記憶”可能是A受體在細(xì)胞膜上的數(shù)量增多所致。

(1)分析圖示可知：谷氨酸是一種神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)是以胞吐的方式由突觸前膜釋放，經(jīng)擴(kuò)散通過突觸間隙與突觸后膜上的受體結(jié)合，引發(fā)突觸后膜電位變化，因此圖示的興奮傳遞過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜的控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞和進(jìn)行細(xì)胞間信息交流的功能。

(2) 由圖可知：谷氨酸與突觸后膜上的A受體結(jié)合后引起Na+通過A受體進(jìn)入海馬腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，說明突觸后膜上的A受體的功能是作為受體識(shí)別谷氨酸和作為Na+通道。N受體被激活后，Ca2+進(jìn)入胞內(nèi)是從高濃度一側(cè)到達(dá)低濃度一側(cè)，需要載體協(xié)助，不消耗ATP，其方式為協(xié)助擴(kuò)散。Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后共同作用，使C酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，C酶被激活。

(3) ①對小鼠H區(qū)傳入纖維施以HFS，休息30分鐘后，檢測到H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的A受體總量無明顯變化，而細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量明顯增加，據(jù)此分析圖示可知：說明有較多的A受體胞內(nèi)肽段（T）通過Ⅱ過程轉(zhuǎn)變成了A受體。

②依題意可知：實(shí)驗(yàn)的目的是證實(shí)A受體的磷酸化位點(diǎn)位于T上，自變量為短肽，導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)組的短肽含有磷酸化位點(diǎn)，導(dǎo)入對照組的短肽不含有磷酸化位點(diǎn)，因此實(shí)驗(yàn)組所用短肽應(yīng)與T的氨基酸數(shù)目相同序列相同，對照組所用短肽應(yīng)與T的氨基酸數(shù)目相同序列相反，分別與C、B選項(xiàng)的內(nèi)容相對應(yīng)。

③為驗(yàn)證T的磷酸化能增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞對刺激的“記憶”這一假設(shè)，自變量為實(shí)驗(yàn)小鼠是否發(fā)生了T的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變。將T的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變的一組小鼠，用HFS處理H區(qū)傳入纖維，30分鐘后檢測H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A受體能否磷酸化，并檢測突觸后膜的電位變化，這是對實(shí)驗(yàn)組的處理和檢測，因此還應(yīng)補(bǔ)充一組對未突變小鼠同樣處理的對照實(shí)驗(yàn)。