Question

肝癌在我国的发病率较高，容易复发、远期疗效不满意。研究人员对肝癌细胞的结构及代谢进行相关的研究。

（1）癌细胞有_____的特点，肿瘤恶性增殖往往_____血管新生的速度，随着细胞数目增多和体积增大，恶性实体肿瘤内部逐渐形成慢性营养缺乏的微环境，因此肿瘤细胞需要通过调整细胞代谢才能继续生存。

（2）如图1是细胞呼吸及线粒体融合和分裂的示意图：

葡萄糖在_________中分解为[H]和A，物质A是_____，A进入线粒体彻底氧化分解。线粒体内膜上分布的呼吸链复合体是参与有氧呼吸第_________阶段的酶，内膜向内折叠形成嵴的意义是_____。线粒体外膜上的_____、内膜融合蛋白_____的作用实现了线粒体膜的融合，线粒体的长度明显变长。细胞质基质中DRP1的S616位点磷酸化，DRP1定位于线粒体外膜上，促进_____。

（3）已有研究发现肝癌肿瘤中心区域细胞中线粒体融合增强，线粒体长度明显长于边缘区域细胞，这些变化与肝癌细胞适应营养缺乏有关。为研究在营养缺乏时线粒体融合对肝癌细胞糖代谢的调控。研究者用肝癌细胞进行了实验，实验结果如下表：

指 标 组 别 相对值	细胞耗氧速率	线粒体 ATP产生量	胞外乳酸水平	线粒体嵴密度	呼吸链复合体的活性	乳酸脱氢酶的量
甲组：常规培养组	4．2	1．0	0．35	10．1	0．91	1．01
乙组：营养缺乏组	5．6	1．4	0．28	17．5	2．39	0．25
丙组：营养缺乏+抑制 DRP1S637 磷酸化	3．1	0．8	0．38	9．8	1．22	1．22

注：线粒体嵴密度=嵴数目/线粒体长度

①丙组抑制DRP1S637磷酸化的目的是_____。

②根据实验结果并结合（2），将下列选项对应的字母填入图2中，完善肝癌细胞在营养缺乏条件下的代谢调控途径。_____。

a．细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加

b．胞外乳酸水平减少

c．线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加

d．乳酸脱氢酶含量降低

e．线粒体融合增强

f．DRP1S637 磷酸化增强

（4）如图3表示217名切除肝肿瘤患者的肝癌细胞中DRP1S637磷酸化水平与病人存活率及无复发存活率的关联曲线。

请你根据调查结果提出一个术后用药建议并说明理由_____。

Answer

无限增殖 快于 细胞质基质 丙酮酸 三 可以增大膜面积，为酶附着提 供更多位点 Mfn1/Mfn2 蛋白 OPA1 线粒体分裂 抑制肝癌细胞的线粒体融合 用抑制DRP1S637 磷酸化的药物，可以提高存活率、降低复发率

【解析】

葡萄糖在酶的作用下分解为丙酮酸和[H]，发生场所在细胞质基质，有氧呼吸第二阶段为丙酮酸和水在酶的作用下分解为[H]和二氧化碳（线粒体基质），有氧呼吸第三阶段为[H]和氧气在酶的作用生成水（场所为线粒体内膜）；无氧呼吸第二阶段丙酮酸和[H]在酶的作用下生成酒精、二氧化碳或者乳酸。

（1）癌细胞的特征包括无限增殖、细胞形态改变、细胞膜的成分改变，因具有无限增殖的特点、细胞代谢速率快，肿瘤恶性增殖往往快于血管新生的速度，随着细胞数目增多和体积增大，恶性实体肿瘤内部逐渐形成慢性营养缺乏的微环境，因此肿瘤细胞需要通过调整细胞代谢才能继续生存。

（2）葡萄糖在细胞质基质中分解为[H]和丙酮酸，物质A是丙酮酸，丙酮酸进入线粒体彻底氧化分解为二氧化碳和水。有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，所以线粒体内膜上分布的呼吸链复合体是参与有氧呼吸第三阶段的酶，内膜向内折叠形成嵴的意义是可以增大膜面积，为酶附着提供更多位点。线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白和内膜融合蛋白OPA1 的作用实现了线粒体膜的融合，线粒体的长度明显变长。细胞质基质中DRP1的S616位点磷酸化，DRP1定位于线粒体外膜上，促进线粒体的分裂。

（3）①DRP1S637磷酸化促进线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白结合，从而促进线粒体的融合。丙组抑制DRP1S637磷酸化，实质上抑制肝癌细胞线粒体的融合。

②根据实验结果并结合（2）分析可知，肝癌细胞在营养缺乏条件下，为了适应环境，线粒体融合增强，首先DRP1S637磷酸化增强，促进线粒体融合，线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加，细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加，乳酸脱氢酶含量降低，无氧呼吸速率下降，胞外乳酸水平减少，细胞的产能效率提高，从而适应营养缺乏的环境，所以它们之间的关系如下图：

（4）据图分析，切除肝肿瘤患者的肝癌细胞中DRP1S637磷酸化水平高的病人术后存活率及无复发存活率均明显低于DRP1S637磷酸化水平低的病人，术后建议用抑制DRP1S637磷酸化的药物，这样可以提高存活率、降低复发率。