Question

人和哺乳动物体内的脂肪组织可分为白色脂肪组织（WAT）和褐色脂肪组织（BAT），二者可以相互转化。WAT的主要功能是将多余的糖等能源物质以甘油三酯的形式储存起来。BAT则专门用于分解脂质等以满足额外的热量需求。研究人员对小鼠BAT代谢进行了相关研究。

（1）图1是小鼠WAT和BAT细胞结构模式图。从结构和功能相适应的角度分析，WAT转化为BAT之后产热效率提高的原因：_________，体积变小，相对面积增大，易于分解产热；________（细胞器）增多，产热增加。

（2）雌激素相关受体γ（ERRγ）与BAT代谢密切相关。科研人员利用无活性DNA片段构建重组DNA，导入野生型小鼠（WT）_________细胞，使其插入ERRγ基因内部，导致ERRγ基因发生__________，获得ERRγ基因缺陷小鼠（KO）。将两种小鼠同时暴露在4℃冷环境中进行实验，结果如图2。在第6小时_________小鼠全部死亡。结果说明蛋白质___________________与抵抗寒冷关系密切。

（3）检测两种小鼠在4℃冷环境中体内BAT和WAT的数量，计算其比值（BAT/WAT），结果如图3，由此可推测___________________。

（4）进一步测定两组小鼠BAT细胞代谢水平，结果如图4。据图可知，KO小鼠和WT小鼠的BAT细胞氧化分解等量能源物质所产生ATP比值为_____________。同时利用分子生物学技术检测发现，KO小鼠的UCP-1基因表达量显著低于WT小鼠，科学家最终将UCP-1蛋白定位在线粒体内膜上。结合图4结果推测，UCP-1蛋白的作用是___________________________________。

（5）综上研究可知，ERRγ，在相关激素的调节下，通过促进__________________；促进____________的表达使产热增加，这样的调节过程使小鼠适应寒冷环境。

Answer

脂肪滴变多 线粒体 受精卵 基因突变 KO ERRγ（或雌激素相关受体γ） 雌激素通过ERRγ蛋白（通过一系列信号传导通路）促进TWAT转化为BAT 1．4（17．5÷12．5） 减少ATP合成，促进能源物质中的化学能更大比例的转化为热能 WAT转化为BAT UCP-1基因

【解析】

根据题意可知，白色脂肪组织（WAT）和褐色脂肪组织（BAT），二者可以相互转化。WAT的主要功能是将多余的糖等能源物质以甘油三酯的形式储存起来。BAT则专门用于分解脂质等以满足额外的热量需求。通过题干及四个图示可知ERRγ在相关激素的调节下，通过促进WAT转化为BAT；促进UCP-1基因的表达，使产热增加过程使小鼠适应寒冷环境。

（1）根据题干信息可知：WAT的主要功能是将多余的糖等能源物质以甘油三酯的形式储存起来，BAT则专门用于分解脂质等以满足额外的热量需求；图中BAT内含有许多小的脂肪滴和线粒体，所以从结构和功能相适应的角度分析，WAT转化为BAT之后产热效率提高的原因脂肪滴变多，体积变小，相对面积增大，易于分解产热；线粒体增多，产热增加。

（2）已知雌激素相关受体γ（ERRγ）与BAT代谢密切相关，利用基因工程获得ERRγ基因缺陷小鼠（KO），即利用无活性DNA片段构建重组DNA，导入野生型小鼠（WT）受精卵细胞，使其插入ERRγ基因内部，导致ERRγ基因发生基因突变，获得ERRγ基因缺陷小鼠（KO）。将两种小鼠同时暴露在4℃冷环境中进行实验，结果如图2。在第6小时ERRγ基因缺陷的KO小鼠全部死亡，结果说明ERRγ受体蛋白与抵抗寒冷关系密切。

（3）根据第（2）问的分析结合图3可知，雌激素通过ERRγ蛋白（通过一系列信号传导通路）促进WAT转化为BAT。

（4）进一步测定两组小鼠BAT细胞代谢水平，结果如图4。据图可知图中所示的是释放的热量占释放总能量比例，分别为KO组为82.5%，WT组为87.5%，所以KO小鼠和WT小鼠的BAT细胞氧化分解等量能源物质所产生ATP分别比例为17.5%、12.5%，二者的比值为1.4。已知KO小鼠的UCP-1基因表达量显著低于WT小鼠，科学家最终将UCP-1蛋白定位在线粒体内膜上，结合图4结果可以推测，UCP-1蛋白的作用是减少ATP合成，促进能源物质中的化学能更大比例的转化为热能。

（5）综上研究可知，ERRγ在相关激素的调节下，通过促进WAT转化为BAT；促进UCP-1基因的表达，使产热增加使小鼠适应寒冷环境。