Question

【題目】肝癌在我國的發(fā)病率較高，容易復發(fā)、遠期療效不滿意。研究人員對肝癌細胞的結構及代謝進行相關的研究。

（1）癌細胞有___________的特點，腫瘤惡性增殖往往___________血管新生的速度，隨著細胞數(shù)目增多和體積增大，惡性實體腫瘤內部逐漸形成慢性營養(yǎng)缺乏的微環(huán)境，因此腫瘤細胞需要通過調整細胞代謝才能繼續(xù)生存。

（2）下圖是細胞呼吸及線粒體融合和分裂的示意圖：

葡萄糖在___________中分解為[H]和A，物質A是___________，A進入線粒體徹底氧化分解。線粒體內膜上分布的呼吸鏈復合體是參與有氧呼吸第___________階段的酶，內膜向內折疊形成嵴的意義是___________。

線粒體外膜上的___________、內膜融合蛋白___________的作用實現(xiàn)了線粒體膜的融合，線粒體的長度明顯變長。細胞質基質中DRP1的S616位點磷酸化，DRP1定位于線粒體外膜上，促進___________。

（3）已有研究發(fā)現(xiàn)肝癌腫瘤中心區(qū)域細胞中線粒體融合增強，線粒體長度明顯長于邊緣區(qū)域細胞，這些變化與肝癌細胞適應營養(yǎng)缺乏有關。為研究在營養(yǎng)缺乏時線粒體融合對肝癌細胞糖代謝的調控。研究者用肝癌細胞進行了實驗，實驗結果如下表：

指標 組別 相對值	細胞 耗氧 速率	線粒體 ATP產 生量	胞外 乳酸 水平	線粒 體嵴 密度	呼吸鏈 復合體 的活性	乳酸脫 氫酶的 量
甲組：常規(guī)培養(yǎng)組	4. 2	1. 0	0. 35	10. 1	0. 91	1. 01
乙組：營養(yǎng)缺乏組	5. 6	1. 4	0. 28	17. 5	2. 39	0. 25
丙組：營養(yǎng)缺乏+抑制DRP1S637磷酸化	3. 1	0. 8	0. 38	9. 8	1. 22	1. 22

注：線粒體嵴密度＝嵴數(shù)目/線粒體長度

①丙組抑制DRP1S637磷酸化的目的是______。

②根據(jù)實驗結果并結合（2），將下列選項對應的字母填入圖中，完善肝癌細胞在營養(yǎng)缺乏條件下的代謝調控途徑。

_____

a. 細胞耗氧速率增加、線粒體ATP產生量增加

b. 胞外乳酸水平減少

c. 線粒體嵴密度增加、呼吸鏈復合體的活性增加

d. 乳酸脫氫酶含量降低

e. 線粒體融合增強

f. DRP1S637磷酸化增強

（4）下圖表示217名切除肝腫瘤患者的肝癌細胞中DRP1S637磷酸化水平與病人存活率及無復發(fā)存活率的關聯(lián)曲線。

請你根據(jù)調查結果提出一個術后用藥建議并說明理由___________。

Answer 1

【答案】無限增殖 快于 細胞質基質 丙酮酸 三 可以增大膜面積，為酶附著提供更多位點 Mfn1/Mfn2蛋白 OPA1 線粒體分裂 抑制肝癌細胞的線粒體融合 用抑制DRP1S637磷酸化的藥物，可以提高存活率、降低復發(fā)率

【解析】

葡萄糖在酶的作用下分解為丙酮酸和[H],發(fā)生場所在細胞質基質，有氧呼吸第二階段為丙酮酸和水在酶的作用下分解為[H]和二氧化碳（線粒體基質），有氧呼吸第三階段為[H]和氧氣在酶的作用生成水（場所：線粒體內膜）；無氧呼吸第二階段丙酮酸和[H]在酶的作用下生成酒精、二氧化碳或者乳酸。

（1）癌細胞的特征包括無限增殖、細胞形態(tài)改變、細胞膜的成分改變，因具有無限增殖的特點、細胞代謝速率快，腫瘤惡性增殖往往快于血管新生的速度，隨著細胞數(shù)目增多和體積增大，惡性實體腫瘤內部逐漸形成慢性營養(yǎng)缺乏的微環(huán)境，因此腫瘤細胞需要通過調整細胞代謝才能繼續(xù)生存。

（2）葡萄糖在細胞質基質中分解為[H]和丙酮酸，物質A是丙酮酸，丙酮酸進入線粒體徹底氧化分解為二氧化碳和水。有氧呼吸第三階段發(fā)生在線粒體內膜，所以線粒體內膜上分布的呼吸鏈復合體是參與有氧呼吸第三階段的酶，內膜向內折疊形成嵴的意義是可以增大膜面積，為酶附著提供更多位點。

線粒體外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白和內膜融合蛋白OPA1的作用實現(xiàn)了線粒體膜的融合，線粒體的長度明顯變長。細胞質基質中DRP1的S616位點磷酸化，DRP1定位于線粒體外膜上，促進細胞的分裂。

（3）①DRP1S637磷酸化促進線粒體外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白結合，從而促進線粒體的融合。丙組抑制DRP1S637磷酸化，實質上抑制線粒體的融合。

②根據(jù)實驗結果并結合（2），肝癌細胞在營養(yǎng)缺乏條件下，為了適應環(huán)境，線粒體融合增強，首先DRP1S637磷酸化增強，促進線粒體融合，線粒體嵴密度增加、呼吸鏈復合體的活性增加，細胞耗氧速率增加、線粒體ATP產生量增加，乳酸脫氫酶含量降低，無氧呼吸速率下降，胞外乳酸水平減少，細胞的產能效率提高，從而適應營養(yǎng)缺乏的環(huán)境，所以它們之間的關系如下圖：

（4）據(jù)圖分析，切除肝腫瘤患者的肝癌細胞中DRP1S637磷酸化水平高的病人術后存活率及無復發(fā)存活率均明顯低于DRP1S637磷酸化水平低的病人，術后建議用抑制DRP1S637磷酸化的藥物，這樣可以提高存活率、降低復發(fā)率。