Question

【題目】學習、記憶是動物適應(yīng)環(huán)境、使個體得到發(fā)展的重要功能。通過電刺激實驗，發(fā)現(xiàn)學習、記憶功能與高等動物的海馬腦區(qū)(H區(qū))密切相關(guān)。如果在H區(qū)的傳入纖維上施加100次/秒、持續(xù)1秒的強刺激(HFS)，在刺激后幾小時之內(nèi)，只要再施加單次強刺激，突觸后膜的電位變化都會比未受過HFS處理時高2~3倍，研究者認為是HFS使H區(qū)神經(jīng)細胞產(chǎn)生了“記憶”。下圖為這一現(xiàn)象可能的機制。

(1)如圖所示，突觸后膜上的N受體被激活后，Ca2+會以____________方式進入胞內(nèi)，與__________共同作用，使C酶的___________發(fā)生改變，C酶被激活。

(2)為驗證圖中所示機制，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)細胞的A受體總量無明顯變化，而細胞膜上的A受體數(shù)量明顯增加。該結(jié)果為圖中的______（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)過程提供了實驗證據(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。為證實A受體的磷酸化位點位于T上，需將一種短肽導入H區(qū)神經(jīng)細胞內(nèi)，以干擾C酶對T的磷酸化。其中，實驗組和對照組所用短肽分別應(yīng)與T的氨基酸_____（填字母）。

A.數(shù)目不同、序列不同 B.數(shù)目相同、序列不同 C.數(shù)目相同、序列相同

③為驗證T的磷酸化能增強神經(jīng)細胞對刺激的“記憶”這一假設(shè)，將T的磷酸化位點發(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)細胞突觸后膜A受體能否磷酸化。 請評價該實驗方案并加以完善________________。

Answer 1

【答案】協(xié)助擴散 鈣調(diào)蛋白 空間結(jié)構(gòu) Ⅱ C、B 該實驗方案存在兩處缺陷。第一，應(yīng)補充一組對未突變小鼠同樣處理的對照實驗。第二，應(yīng)補充施加HFS后檢測和比較以上兩組小鼠突觸后膜電位變化的實驗

【解析】

在H區(qū)的傳入神經(jīng)膜上施加單次強刺激，傳入神經(jīng)末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后膜的相關(guān)受體，突觸后膜出現(xiàn)一個膜電位變化，從圖中可以看出，Ca2+通過N受體進入細胞的過程中是從高濃度向低濃度運輸，不消耗ATP屬于協(xié)助擴散，Ca2+進入后與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，激活C酶，蛋白質(zhì)的功能取決于其空間結(jié)構(gòu)，酶的活性改變的直接原因是其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

(1)由分析可知：突觸后膜上的N受體被激活后，Ca2+以協(xié)助擴散方式進入胞內(nèi)，與鈣調(diào)蛋白共同作用，使C酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，C酶被激活。

(2)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)細胞的A受體總量無明顯變化，而細胞膜上的A受體數(shù)量明顯增加。Ⅱ過程顯示的是神經(jīng)細胞內(nèi)的A由膜內(nèi)向膜上轉(zhuǎn)移的過程，故該結(jié)果為Ⅱ過程提供了實驗證據(jù)。

②由實驗目的可知，實驗組所用短肽與T肽相同，使短肽與T肽競爭C酶導致C酶對T肽的磷酸化受到干擾，而對照組所用應(yīng)為長度相同，但序列相反的短肽，此肽對C酶磷酸化T肽無干擾作用，所以證實A受體的磷酸化位點位于T上，需將一種短肽導入H區(qū)神經(jīng)細胞內(nèi)，以干擾C酶對T的磷酸化。其中，實驗組和對照組所用短肽分別應(yīng)與T的氨基酸C、B（填字母）。

③為驗證T的磷酸化能增強神經(jīng)細胞對刺激的“記憶”這一假設(shè)，將T的磷酸化位點發(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)細胞突觸后膜A受體能否磷酸化。 請評價該實驗方案并加以完善該實驗方案存在兩處缺陷。第一，應(yīng)補充一組對未突變小鼠同樣處理的對照實驗。第二，應(yīng)補充施加HFS后檢測和比較以上兩組小鼠突觸后膜電位變化的實驗。