Question

雷帕霉素是一种新型酯类免疫抑制剂，研究者通过实验探究雷帕霉素对小鼠成肌细胞能量代谢的影响。

（1）____是驱动细胞生命活动的直接能源物质，动物细胞中该物质中的能量来自_____这一代谢过程，发生场所为_____。

（2）PGC-1、YY1 和 mTOR 是细胞中调节线粒体基因转录的转录因子。研究人员用一定浓度的雷帕霉素处理小鼠成肌细胞,检测转录因子 PGC-1 的RNA 相对含量和蛋白质含量。图1 结果显示：_______________ 。

（3）免疫共沉淀技术是在体外进行的研究蛋白质相互作用的一种技术。其原理是抗体 A 可与蛋白A 特异性结合，因此使用抗体 A 可将蛋白 A“沉淀”。如果蛋白 B 与蛋白 A 相互结合，那么抗体 A 在将蛋白 A“沉淀”的同时，也会把蛋白B“沉淀”下来。此技术常用于寻找和筛选与已知蛋白质发生相互作用的蛋白质。

①研究人员欲研究这三种转录因子（蛋白质）之间的相互作用。利用免疫共沉淀技术，检测不同处理条件下，PGC-1、YY1、mTOR 被 YY1 抗体“沉淀”的情况，结果如图 2。实验中研究人员检测各蛋白提取结果的目的是_______________。根据图 2 结果，请在图 3 中构建线粒体中雷帕霉素与被“沉淀”蛋白间的互作模式图。

②若想验证该互作模式，可继续选择_____（a：mTOR；b：PGC-1；c：无关）抗体进行免疫共沉淀。 若互作模式成立，请在图 4 中相应位置用“—”画出可“沉淀”出的条带_____。

（4）综合上述实验，说明雷帕霉素对细胞能量代谢影响的分子机制是_____。

Answer

ATP 细胞呼吸 细胞质基质和线粒体 雷帕霉素降低了成肌细胞内PGC-1基因的表达量 保证雷帕霉素不会降解三种蛋白 b 雷帕霉素可抑制小鼠成肌细胞中PGC-1基因的表达；同时抑制小鼠成肌细胞线粒体中PGC-1 蛋白与YY1-mTOR复合体的结合，从而进一步抑制线粒体基因的表达

【解析】

1、ATP的中文名称叫三磷酸腺苷，其结构简式为A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，-代表普通磷酸键，～代表高能磷酸键。水解时远离A的磷酸键易断裂，释放大量的能量，供给各项生命活动，所以ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。

2、有氧呼吸：

第一阶段 C6H12O6(葡萄糖) 4[H]（还原氢）+2C3H4O3（丙酮酸）+少量能量；场所细胞质基质中。

第二阶段 2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O（水）20[H]（还原氢）+6CO2(二氧化碳)+ 少量能量；场所：线粒体基质中。

第三阶段 24[H]（还原氢）+6O2（氧气）12H2O(水)+大量能量；场所：线粒体内膜。

总反应式 C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量。

无氧呼吸：

C6H12O6 2 C3H6O3（乳酸）。

（1）ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，动物细胞中合成ATP的能量来自细胞呼吸；细胞呼吸包括无氧呼吸和有氧呼吸，无氧呼吸整个过程都在细胞质基质，而有氧呼吸的场所在细胞质基质和线粒体，故细胞呼吸的场所在细胞质基质和线粒体。

（2）通过图1可以看出，未加雷帕霉素的组，mRNA和PGC-1的量都有高于雷帕霉素的组，而PGC-1是细胞中调节线粒体基因转录的转录因子，所以图1 结果显示：雷帕霉素降低了成肌细胞内PGC-1基因的表达量。

（3）①实验中研究人员检测各蛋白提取结果的目的是保证雷帕霉素不会降解PGC-1、YY1、mTOR这三种蛋白。

②通过图2YY1抗体免疫共沉淀结果看出，PGC-1加入雷帕霉素与YY1抗体免疫无沉淀形成，故想验证该互作模式，可继续选择b：PGC-1抗体进行免疫共沉淀。若互作模式成立，图 4 中可“沉淀”出的条带如图：。

（4）综合上述实验，说明雷帕霉素对细胞能量代谢影响的分子机制是：雷帕霉素可抑制小鼠成肌细胞中PGC-1基因的表达；同时抑制小鼠成肌细胞线粒体中PGC-1 蛋白与YY1-mTOR复合体的结合，从而进一步抑制线粒体基因的表达。