Question

人的一生中，睡眠大约占到了三分之一的时间，睡眠能够促进生长发育、恢复体力和增强抵抗力。研究发现，睡眠主要依靠脑部多个脑区的胞外腺苷水平来调节。

（1）腺苷由1分子的腺嘌呤和1分子的_______组成。神经元胞内的ATP主要来自________（细胞器）。

（2）依赖膜蛋白扩散到胞外的ATP在相关酶的催化下脱去____个磷酸基团后可形成腺苷。胞外腺苷作用机制类似于神经递质，与神经元细胞膜上的腺苷受体（R）发生结合后会通过降解来灭活，以防止_____。

（3）神经元细胞膜上常见的R有R1和R2两种。咖啡因是腺苷类似物，可能与某种R结合，但并不引起腺苷相应的效应。研究者用适量咖啡因分别处理野生型小鼠和R1、R2基因敲除小鼠，对照组用生理盐水处理。测定小鼠觉醒时间，结果如下图所示。

注：箭头对应时刻为处理时刻。

①R1、R2基因敲除小鼠的实验结果与野生型相比，_______________，因此可推测咖啡因通过与_______结合发挥作用。

②咖啡、茶、可乐等饮料中均含有咖啡因，有些人喜欢用这些饮料来“提神”，以缓解睡意。请解释咖啡因的“提神”机理：______。

③咖啡因虽可“提神”，但不能过度饮用，这是由于咖啡因需要一定时间才能完成降解，过度摄入咖啡因就会引起______。

Answer

核糖 线粒体 3 持续与R发生作用 R1敲除小鼠的实验组和对照组觉醒时间差异与野生型相似，R2敲除小鼠的实验组和对照组的觉醒时间无显著差异，与野生型差异显著 R2 咖啡因与R2结合，但不引起相应睡眠效应，同时减少了腺苷与R的结合 神经系统长时间处于觉醒状态而超负荷工作

【解析】

曲线分析： R1突变体敲除小鼠的实验组和对照组觉醒时间差异与野生型相似；R2突变体敲除小鼠的实验组和对照组的觉醒时间无显著差异，与野生型差异显著。

（1）腺苷由1分子的腺嘌呤和1分子的核糖组成。神经元胞内产生ATP的细胞器是线粒体。

（2）ATP是三磷酸腺苷，ATP在相关酶的催化下脱去3个磷酸基团后形成腺苷。神经递质由突触前膜分泌，作用于突触后膜的受体，结合后会通过降解来灭活，胞外腺苷作用机制类似于神经递质，与神经元细胞膜上的腺苷受体（R）发生结合后会通过降解来灭活，以防止持续与R发生作用。

（3）①R1、R2基因敲除小鼠的实验结果与野生型相比，R1敲除小鼠的实验组和对照组觉醒时间差异与野生型相似，R2敲除小鼠的实验组和对照组的觉醒时间无显著差异，与野生型差异显著，因此可推测咖啡因通过与R2结合发挥作用。

②咖啡因是腺苷类似物，咖啡因与R2结合，但不引起相应睡眠效应，同时减少了腺苷与R结合产生的睡眠效应，以缓解睡意。

③由于咖啡因需要一定时间才能完成降解，过度摄入咖啡因就会引起神经系统长时间处于觉醒状态而超负荷工作，对身体健康不利。