Question

【題目】高賴氨酸血癥是由于A基因突變引起的氨基酸代謝紊亂疾病，會導致患者生長發(fā)育遲緩，科研人員對其發(fā)病機理進行了相關研究。

（1）在翻譯過程中賴氨酸可作為合成________的原料，也可在________中被降解，機制如圖1所示。

A基因表達的A蛋白包括LKR和SDH兩個催化功能區(qū)，其中LKR催化賴氨酸與α-酮戊二酸形成________，該產物在SDH催化下被分解。A基因突變可導致LKR或SDH功能受損，但均會引起血漿中________（賴氨酸/酵母氨酸）濃度增高。

（2）為研究高賴氨酸血癥發(fā)病機理，科研人員進行了如下實驗研究。

①顯微觀察顯示，患病小鼠會出現線粒體異常增大現象，實驗測定了SDH異常小鼠相關生化指標，結果如圖2和圖3所示。結合顯微觀察，依據實驗結果推測：________。欲確定此推測，還需要測定________。

②為進一步證明細胞中線粒體的形態(tài)功能變化的原因，將LKR和SDH分別在線粒體異常的小鼠細胞中表達，進行線粒體形態(tài)恢復實驗。若實驗結果為________，則說明線粒體異常僅由SDH異常導致。

（3）綜合賴氨酸代謝途徑和上述研究，若最終研究結果與上述推測一致，請你為高賴氨酸血癥提供兩種治療思路：________。

Answer 1

【答案】蛋白質 線粒體 酵母氨酸 賴氨酸 線粒體內酵母氨酸積累，改變線粒體形態(tài)（結構），從而影響線粒體的功能，導致線粒體耗氧量下降 LKR異常小鼠的相關生化指標 LKR不能恢復異常線粒體為正常形態(tài)，而SDH可以將異常線粒體恢復到正常形態(tài) 抑制LKR（谷氨酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶）活性；抑制向線粒體運輸賴氨酸、谷氨酸；減少賴氨酸的攝取；將SDH基因轉入患者線粒體異常細胞

【解析】

據圖分析，圖1結構具有雙層膜，且內膜向內折疊，說明其為線粒體，圖示為賴氨酸進入線粒體賴氨酸與α-酮戊二酸反應生成酵母氨酸，最終被降解的過程。圖2顯示SDH異常的線粒體中的酵母氨酸濃度升高，圖3顯示SDH異常的線粒體中的氧氣消耗量減少。

（1）賴氨酸是一種氨基酸，可以作為合成蛋白質的原料，也可以在線粒體中被降解。據圖分析可知，化賴氨酸與α-酮戊二酸反應形成了酵母氨酸；根據題意分析，賴氨酸的降解先后需要經過LKR或SDH的催化，中間產物是酵母氨酸，因此LKR或SDH功能受損均會引起血漿中賴氨酸濃度增高。

（2）①根據圖2、圖3分析已知，SDH異常的線粒體中的酵母氨酸濃度升高了、氧氣消耗量減少了，據此說明線粒體內酵母氨酸積累，改變線粒體形態(tài)（結構），從而影響線粒體的功能，導致線粒體耗氧量下降；欲確定此推測，還需要測定LKR異常小鼠的相關生化指標。

②根據題意分析，若LKR不能恢復異常線粒體為正常形態(tài)，而SDH可以將異常線粒體恢復到正常形態(tài)，則說明說明線粒體異常僅由SDH異常導致。

（3）結合題干信息和圖形分析可知，治療高賴氨酸血癥的措施有：抑制LKR（谷氨酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶）活性；抑制向線粒體運輸賴氨酸、谷氨酸；減少賴氨酸的攝取；將SDH基因轉入患者線粒體異常細胞。