Question

【題目】甲醛是一種無色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，不僅廣泛存在于空氣中，也是所有生物細(xì)胞代謝的產(chǎn)物，生物體內(nèi)檢測到的甲醛稱為“內(nèi)源甲醛”。內(nèi)源甲醛在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的過度積累，會(huì)抑制細(xì)胞的活力，使之萎縮變圓，進(jìn)而造成神經(jīng)細(xì)胞不斷損害和丟失，導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默癥（AD）。

（1）為檢測甲醛在細(xì)胞中的分布，體外培養(yǎng)小鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞株，采用甲醛熒光探針（紅色）分別檢測細(xì)胞中溶酶體和線粒體（均用綠色熒光標(biāo)記）。甲醛探針的紅色熒光與溶酶體的綠色熒光幾乎完全重合，而不與線粒體的綠色熒光重合，說明______。預(yù)測在細(xì)胞培養(yǎng)液內(nèi)加入0.1 mmol/L的甲醛，可以觀察溶酶體內(nèi)的甲醛紅色熒光強(qiáng)度______。

（2）溶酶體是細(xì)胞內(nèi)具_______（單/雙）層膜包被的小泡，內(nèi)含多種酸性水解酶，其主要功能有____________。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，AD患者腦細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)存在大量溶酶體水解酶，預(yù)示溶酶體功能的損害與AD早期進(jìn)展有關(guān)。為檢測AD的發(fā)生是否與溶酶體內(nèi)甲醛代謝異常有關(guān)，研究者進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：

① 對(duì)大鼠進(jìn)行雙側(cè)頸動(dòng)脈不完全結(jié)扎手術(shù)用來構(gòu)建腦部氧化應(yīng)激損傷（會(huì)引起AD）動(dòng)物模型，然后測定溶酶體和胞質(zhì)內(nèi)甲醛含量，結(jié)果如下圖所示。對(duì)照組1不做任何處理。對(duì)照組2的處理是__________，設(shè)置這組的目的是___________。

測定結(jié)果顯示：________________。說明：________________。

②正常情況下，甲醛會(huì)被轉(zhuǎn)運(yùn)出神經(jīng)細(xì)胞，以減少對(duì)細(xì)胞的傷害。為了探究溶酶體是否參與將甲醛轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞的過程，研究人員用藥物誘導(dǎo)使溶酶體膜的通透性增加，導(dǎo)致溶酶體內(nèi)容物的釋放，12h后分別測定細(xì)胞內(nèi)外的甲醛含量。測定結(jié)果表明溶酶體結(jié)構(gòu)被破壞后，從溶酶體中釋放出的甲醛無法有效地運(yùn)送到細(xì)胞外。請(qǐng)推測實(shí)驗(yàn)組的測定結(jié)果并填寫在下表內(nèi)空白處：

組別	胞質(zhì)內(nèi)熒光強(qiáng)度	細(xì)胞培養(yǎng)液中的甲醛熒光強(qiáng)度
實(shí)驗(yàn)組	__________	_________
對(duì)照組	＋＋	＋＋＋

注：“＋”數(shù)量代表熒光強(qiáng)度的強(qiáng)弱

（3）綜合上述研究，請(qǐng)你針對(duì)甲醛代謝異常導(dǎo)致的神經(jīng)退行性疾病提出治療思路__________ 。

Answer 1

【答案】內(nèi)源甲醛在細(xì)胞中溶酶體有分布，在細(xì)胞中線粒體無分布 增強(qiáng) 單 能分解衰老、損傷的細(xì)胞器，吞噬并殺死入侵細(xì)胞的病毒或病菌 除不結(jié)扎雙側(cè)頸動(dòng)脈外, 其余過程與實(shí)驗(yàn)組相同 排除手術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾 實(shí)驗(yàn)組的甲醛濃度顯著高于對(duì)照組1和對(duì)照組2，且溶酶體內(nèi)甲醛濃度顯著高于細(xì)胞內(nèi) 內(nèi)源甲醛主要分布于溶酶體 ＋＋＋ ＋＋ 可通過注射一定濃度的甲醛消除劑來降低體內(nèi)甲醛濃度，從而緩解甲醛代謝異常導(dǎo)致的神經(jīng)退行性疾病。

【解析】

由題意可知，內(nèi)源甲醛主要分布于細(xì)胞中的溶酶體，此外溶酶體還具有轉(zhuǎn)運(yùn)甲醛的功能，如果溶酶體結(jié)構(gòu)被破壞后，從溶酶體中釋放出的甲醛無法有效地運(yùn)送到細(xì)胞外，導(dǎo)致甲醛在細(xì)胞內(nèi)蓄積，會(huì)抑制細(xì)胞的活力，使之萎縮變圓，進(jìn)而造成神經(jīng)細(xì)胞不斷損害和丟失，導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病。

（1）甲醛探針的紅色熒光與溶酶體的綠色熒光幾乎完全重合，而不與線粒體的綠色熒光重合，說明內(nèi)源甲醛在細(xì)胞中溶酶體有分布，在細(xì)胞中線粒體無分布。在細(xì)胞培養(yǎng)液內(nèi)加入0.1mmol/L的甲醛，甲醛進(jìn)入溶酶體內(nèi)，導(dǎo)致溶酶體內(nèi)的甲醛濃度增大，因此可以觀察到溶酶體內(nèi)的甲醛紅色熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。

（2）溶酶體是細(xì)胞內(nèi)具有單層膜包被的小泡，內(nèi)含多種酸性水解酶，能分解衰老、損傷的細(xì)胞器，吞噬并殺死入侵細(xì)胞的病毒或病菌。

①為了排除手術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，可增設(shè)一組假手術(shù)處理作為對(duì)照組2，即除不結(jié)扎雙側(cè)頸動(dòng)脈外，其余過程與實(shí)驗(yàn)組相同。由題圖可知，實(shí)驗(yàn)組（手術(shù)組）的甲醛濃度顯著高于對(duì)照組1和對(duì)照組2（假手術(shù)組），且溶酶體內(nèi)甲醛濃度顯著高于細(xì)胞內(nèi)，說明內(nèi)源甲醛主要分布于溶酶體。

②藥物處理后，甲醛釋放到溶酶體外，且溶酶體結(jié)構(gòu)被破壞后，從溶酶體中釋放出的甲醛無法有效地運(yùn)送到細(xì)胞外，導(dǎo)致甲醛在細(xì)胞內(nèi)蓄積。因此，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組的細(xì)胞內(nèi)甲醛熒光強(qiáng)度顯著升高，而培養(yǎng)液內(nèi)甲醛濃度顯著降低。

（3）綜合上述研究可知，溶酶體具有儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)甲醛的功能，如果溶酶體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能的異常，會(huì)導(dǎo)致甲醛代謝失調(diào)，造成認(rèn)知損害。可通過注射一定濃度的甲醛消除劑來降低體內(nèi)甲醛濃度，從而緩解甲醛代謝異常導(dǎo)致的神經(jīng)退行性疾病。