Question

【題目】胰島淀粉樣多肽（IAPP)是胰島β細(xì)胞合成并分泌的含37個氨基酸組成的多肽。通常與胰島素共同存在于胰島β細(xì)胞中，與胰島素1:100比例共分泌，參與血糖調(diào)節(jié)等一系列生理活動。但在高糖的刺激下，過量表達(dá)的IAPP有很強(qiáng)的聚集傾向，聚集后的淀粉樣蛋白有很強(qiáng)的破壞作用。90%的Ⅱ型糖尿病患者胰島內(nèi)均有纖維狀的胰島淀粉樣蛋白沉積。

（1）IAPP首先在______________合成由89個氨基酸組成的前體，之后進(jìn)入____________進(jìn)一步加工、剪切成有活性的IAPP并通過分泌小泡分泌至胞外。為探究IAPP的生理作用，研宄者選取若干IAPP基因敲除的小鼠及正常小鼠，記錄小鼠進(jìn)食后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下圖：

	食物吸收率	胃排空時間	進(jìn)食半小時后胰島素濃度
實(shí)驗(yàn)組	75.6%	2.4h	5.5μg/ml
對照組	71.3%	3.2h	4.3μg/ml

實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對兩組小鼠____________處理。研究發(fā)現(xiàn)IAPP能抑制胃排空和食物的吸收，并在一定程度上抑制胰島素的分泌，由此推測IAPP可以____________。

（2）在高濃度葡萄糖刺激下，過量表達(dá)的IAPP____________改變，導(dǎo)致大量聚集成淀粉樣蛋白，引起組織死亡。聚集的IAPP被認(rèn)為是造成Ⅱ型糖尿病的重要原因，但其具體機(jī)制尚不完全清楚�？茖W(xué)家應(yīng)用體外培養(yǎng)的導(dǎo)入能過量表達(dá)人IAPP基因的大鼠胰島素瘤細(xì)胞（hIAPP/INS-1）及普通大鼠胰島素瘤細(xì)胞（INS-1）， 檢測高糖刺激下兩種細(xì)胞的胰島素含量和凋亡率。

①將兩種細(xì)胞接種于含10%牛血清的液體培養(yǎng)基中原代培養(yǎng)，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)，每隔4-5天進(jìn)行____________。之后換用含有____________的培養(yǎng)基培養(yǎng)30min，收集上清液，測定結(jié)果如下：

	胰島素（ng/ml）	凋亡率（%）
hIAPP/INS-1	1.85	20.0
INS-1	6.23	11.7

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，Ⅱ型糖尿病患者胰島素___________，原因可能是___________。

②研究者提取了兩種細(xì)胞的___________，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄后加入2種凋亡相關(guān)基因：

抗凋亡基因Bc12和促凋亡基因Bax及β-actin基因的引物，PCR擴(kuò)增后進(jìn)行電泳分析，分析結(jié)果間接反映_________。β-actin基因在細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)，是PCR中常見的“內(nèi)參”基因，其作用是排除_______等無關(guān)變量，使結(jié)果真實(shí)可信。檢測結(jié)果如下：

根據(jù)研究結(jié)果推測，IAPP能___________，從而發(fā)揮作用。

（3）根據(jù)題意，請為糖尿病的預(yù)防和治療提供思路:______________________。

Answer 1

【答案】核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體禁食一段時間（或饑餓處理）減緩血糖快速上升和下降空間結(jié)構(gòu)傳代培養(yǎng)高濃度葡萄糖下降IAPP促使胰島B細(xì)胞凋亡，無法產(chǎn)生足夠胰島素總RNA相關(guān)基因的表達(dá)量（轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA的量）細(xì)胞取樣量點(diǎn)樣量等實(shí)驗(yàn)操作抑制Bcl2的表達(dá)，且促進(jìn)Bax的表達(dá)控制糖類的攝入量，抑制IAPP基因的表達(dá)量或注射針對IAPP單克隆抗體

【解析】

根據(jù)題干信息分析可知，胰島淀粉樣多肽（IAPP)和胰島素都是由胰島β細(xì)胞合成并分泌的，兩者的正常比例為1:100，共同參與血糖調(diào)節(jié)；而在高糖的刺激下，過量表達(dá)的IAPP有很強(qiáng)的聚集傾向，有很強(qiáng)的破壞作用，如90%的Ⅱ型糖尿病患者胰島內(nèi)均有IAPP聚集后形成的淀粉樣蛋白的沉積。

（1）IAPP是一種由37個氨基酸組成的多肽，其首先在核糖體合成89個氨基酸組成的前體，再進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體進(jìn)一步加工、剪切成有活性的IAPP并通過分泌小泡分泌至胞外。該實(shí)驗(yàn)的目的是探究IAPP的生理作用，自變量是IAPP基因是否敲除，因變量是小鼠進(jìn)食半小時后胰島素濃度；為了排除小鼠自身血糖對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該對小鼠進(jìn)行饑餓處理。根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)組（IAPP基因敲除的小鼠）胃排空時間短較對照組（正常小鼠）短，食物的吸收率較對照組高，而胰島素的分泌高于對照組，即IAPP能抑制胃排空和食物的吸收，并在一定程度上抑制胰島素的分泌，說明IAPP可以減緩血糖快速上升和下降。

（2）根據(jù)題意分析，在高濃度糖的刺激下，過量表達(dá)的IAPP的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，進(jìn)而大量聚集成淀粉樣蛋白。

①該實(shí)驗(yàn)的目的是檢測高糖刺激下兩種細(xì)胞的胰島素含量和凋亡率，自變量是細(xì)胞的種類，因變量是胰島素含量和凋亡率。因此將兩種細(xì)胞接種于含10%牛血清的液體培養(yǎng)基中原代培養(yǎng)，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)，每隔4-5天進(jìn)行傳代培養(yǎng)；然后換用含有高濃度葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)30min，收集上清液，檢測胰島素含量和凋亡率。根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，hIAPP/INS-1組（導(dǎo)入能過量表達(dá)人IAPP基因的大鼠胰島素瘤細(xì)胞）的胰島素含量低，凋亡率高，說明Ⅱ型糖尿病患者胰島素下降，原因可能是IAPP促使胰島B細(xì)胞凋亡，無法產(chǎn)生足夠胰島素。

②根據(jù)題意分析，研究者提取了兩種細(xì)胞的相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行了逆轉(zhuǎn)錄過程，說明研究者提取的是兩種細(xì)胞的總RNA；然后加入2種凋亡相關(guān)基因，即抗凋亡基因Bc12和促凋亡基因Bax及β-actin基因的引物，PCR擴(kuò)增后進(jìn)行電泳分析，分析結(jié)果間接反映了相關(guān)基因的表達(dá)量（轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA的量）；β-actin基因在細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)，其作用是排除細(xì)胞取樣量、點(diǎn)樣量等無關(guān)變量。據(jù)圖分析可知，IAPP能抑制Bcl2的表達(dá)，且促進(jìn)Bax的表達(dá)。

（3）結(jié)合以上分析可知，高糖刺激，導(dǎo)致IAPP過量表達(dá)等是引起糖尿病的重要原因，因此控制糖類的攝入量，抑制IAPP基因的表達(dá)量或注射針對IAPP單克隆抗體，可以有效的預(yù)防和治療糖尿病。