Question

研究发现，细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关，机理如图1所示。

（1）据图1可知，蛋白A是内质网膜上运输Ca²⁺的______蛋白，蛋白S与其结合，使Ca²⁺以___________方式从___________进入内质网。Ca²⁺通过内质网与线粒体间的特殊结构，进入线粒体内，调控在__________中进行的有氧呼吸第二阶段反应，影响脂肪合成。                                                                     

（2）研究发现，蛋白S基因突变体果蝇的脂肪合成显著少于野生型果蝇。为探究其原因，科研人员分别用¹³C标记的葡萄糖饲喂野生型果蝇和蛋白S基因突变体，一段时间后检测其体内¹³C-丙酮酸和¹³C-柠檬酸的量，结果如图2。结合图1推测，蛋白S基因突变体脂肪合成减少的原因可能是__________。         

（3）为进一步验证柠檬酸与脂肪合成的关系，科研人员对A、B两组果蝇进行饲喂处理，一段时间后在显微镜下观察其脂肪组织，结果如图3所示。图中A组和B组果蝇分别为_________果蝇，饲喂的食物X应为____________的食物。

（4）以蛋白S基因突变体为材料，利用蛋白N（可将Ca²⁺转运出线粒体）证明“脂肪合成受到线粒体内的Ca²⁺浓度调控”的研究思路是__________。

Answer

载体 主动运输 细胞溶胶（细胞质基质） 线粒体基质 丙酮酸生成柠檬酸受阻，柠檬酸减少 野生型和蛋白S基因突变体 含（等量）柠檬酸（盐） 抑制蛋白S基因突变体的蛋白N表达（或“敲除蛋白N基因”），检测线粒体内Ca2+浓度变化，观察脂肪组织的脂滴是否有所恢复

【解析】

本题旨在考查学生理解物质运输的方式、线粒体的结构和功能及有氧呼吸的过程等知识要点。由题图1可知，钙离子在蛋白A、B的协助下进入内质网，该过程消耗ATP水解释放的能量，是主动运输过程，钙离子再进入线粒体，在线粒体基质中，形成柠檬酸，柠檬酸可以进一步脱羧形成二氧化碳和还原氢，完成有氧呼吸第二阶段，也可以合成脂肪，形成脂滴；由题图2可知，与野生型相比，突变型中的含放射性的丙酮酸增加，含放射性的柠檬酸减少，说明突变体丙酮酸生成柠檬酸受阻，柠檬酸减少，进而使脂肪合成减少；题图3可知，A组两种食物饲喂，脂肪颗粒无差异，B组两种饲喂，脂肪颗粒不同，因此A组为野生型，B组为突变型。

（1）由题图1可知，蛋白A是内质网膜上运输Ca2+的载体，由题图可知，由细胞质基质运输到高尔基体的运输过程需要消耗能量，是主动运输过程；有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中。
（2）由题图曲线可知，13C标记的葡萄糖饲喂野生型果蝇和蛋白S基因突变体，一段时间后，突变体内，丙酮酸放射性增加，柠檬酸放射性减少，说明蛋白S基因突变体脂肪合成减少的原因可能是丙酮酸生成柠檬酸受阻，柠檬酸减少。
（3）该实验的目的是验证柠檬酸与脂肪合成的关系，因此选取的材料应该含有不同的柠檬酸含量，因此图1可知，柠檬酸是合成脂肪的前体物质，对比A、B两组的图3结果可知，A组两种食物饲喂，脂肪颗粒无差异，B组两种饲喂，脂肪颗粒不同，因此A组为野生型，B组为突变型，饲喂的物质X应该含柠檬酸的食物。
（4）该实验的目的是以蛋白S基因突变体为材料证明“脂肪合成受到线粒体内的Ca2+浓度调控”，研究的思路是抑制蛋白S基因突变体的蛋白N表达（或“敲除蛋白N基因”），检测线粒体内Ca2+浓度变化，观察脂肪组织的脂滴是否有所恢复。