Question

【題目】人和哺乳動(dòng)物體內(nèi)的脂肪組織可分為白色脂肪組織（WAT）和褐色脂肪組織（BAT），二者可以相互轉(zhuǎn)化。WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質(zhì)以甘油三酯的形式儲(chǔ)存起來。BAT則專門用于分解脂質(zhì)等以滿足額外的熱量需求。研究人員對(duì)小鼠BAT代謝進(jìn)行了相關(guān)研究。

（1）圖1是小鼠WAT和BAT細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖。從結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的角度分析，WAT轉(zhuǎn)化為BAT之后產(chǎn)熱效率提高的原因：______。

（2）雌激素相關(guān)受體γ（ERRγ）與BAT代謝密切相關(guān)�？蒲腥藛T利用無活性DNA片段構(gòu)建重組DNA，導(dǎo)入野生型小鼠（WT）______細(xì)胞，使其插入ERRγ基因內(nèi)部，導(dǎo)致ERRγ基因發(fā)生______，獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO）。將兩種小鼠同時(shí)暴露在4℃冷環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2。在第______小時(shí)ERRγKO小鼠全部死亡。結(jié)果說明ERRγ與抵抗寒冷關(guān)系密切。

（3）檢測兩種小鼠在4℃冷環(huán)境中體內(nèi)BAT和WAT的數(shù)量，計(jì)算其比值（BAT/WAT），結(jié)果如圖3，由此可推測______。

（4）進(jìn)一步測定兩組小鼠BAT細(xì)胞代謝水平，結(jié)果如圖4。據(jù)圖可知， KO小鼠和WT小鼠的BAT細(xì)胞氧化分解等量能源物質(zhì)所產(chǎn)生ATP比值為______。同時(shí)利用分子生物學(xué)技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，KO小鼠的UCP-1基因表達(dá)量顯著低于WT小鼠，科學(xué)家最終將UCP-1蛋白定位在線粒體內(nèi)膜上。結(jié)合圖4結(jié)果推測，UCP-1蛋白的作用是______。

（5）綜上研究可知，ERRγ在相關(guān)激素的調(diào)節(jié)下，通過______過程使小鼠適應(yīng)寒冷環(huán)境。

Answer 1

【答案】脂肪滴變多，體積變小，相對(duì)面積增大，易于分解產(chǎn)熱；線粒體增多，產(chǎn)熱增加 受精卵 基因突變 6 雌激素通過ERRγ蛋白（通過一系列信號(hào)傳導(dǎo)通路）促進(jìn)WAT轉(zhuǎn)化為BAT 1.4（17.5÷12.5/7∶5/17.5∶12.5） 減少ATP合成，促進(jìn)能源物質(zhì)中的化學(xué)能更大比例的轉(zhuǎn)化為熱能 促進(jìn)WAT轉(zhuǎn)化為BAT；促進(jìn)UCP-1基因的表達(dá)，使產(chǎn)熱增加

【解析】

通過題干及四個(gè)圖示可知ERRγ在相關(guān)激素的調(diào)節(jié)下，通過促進(jìn)WAT轉(zhuǎn)化為BAT；促進(jìn)UCP-1基因的表達(dá)，使產(chǎn)熱增加過程使小鼠適應(yīng)寒冷環(huán)境。

（1）根據(jù)題干信息可知：WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質(zhì)以甘油三酯的形式儲(chǔ)存起來，BAT則專門用于分解脂質(zhì)等以滿足額外的熱量需求；圖中BAT內(nèi)含有許多小的脂肪滴和線粒體，所以從結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的角度分析，WAT轉(zhuǎn)化為BAT之后產(chǎn)熱效率提高的原因脂肪滴變多，體積變小，相對(duì)面積增大，易于分解產(chǎn)熱；線粒體增多，產(chǎn)熱增加。

（2）已知雌激素相關(guān)受體γ（ERRγ）與BAT代謝密切相關(guān)，利用基因工程獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO），及利用無活性DNA片段構(gòu)建重組DNA，導(dǎo)入野生型小鼠（WT）受精卵細(xì)胞，使其插入ERRγ基因內(nèi)部，導(dǎo)致ERRγ基因發(fā)生基因突變，獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO）。將兩種小鼠同時(shí)暴露在4℃冷環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2．在第6小時(shí)ERRγKO小鼠全部死亡。結(jié)果說明ERRγ與抵抗寒冷關(guān)系密切。

（3）檢測兩種小鼠在4℃冷環(huán)境中體內(nèi)BAT和WAT的數(shù)量，計(jì)算其比值（BAT/WAT），結(jié)果如圖3，可以看出野生型小鼠（WT）高于ERRγ基因缺陷小鼠（KO），由此可推測雌激素通過ERRγ蛋白（通過一系列信號(hào)傳導(dǎo)通路）促進(jìn)WAT轉(zhuǎn)化為BAT。

（4）進(jìn)一步測定兩組小鼠BAT細(xì)胞代謝水平，結(jié)果如圖4．據(jù)圖可知圖中所示的是釋放的熱量占釋放總能量比例，分別為WT組為87.5%，KO組為82.5%，所以KO小鼠和WT小鼠的BAT細(xì)胞氧化分解等量能源物質(zhì)所產(chǎn)生ATP分別比例為17.5%、12.5%，二者的比值為1.4。已知KO小鼠的UCP-1基因表達(dá)量顯著低于WT小鼠，科學(xué)家最終將UCP-1蛋白定位在線粒體內(nèi)膜上，結(jié)合圖4結(jié)果可以推測，UCP-1蛋白的作用是減少ATP合成，促進(jìn)能源物質(zhì)中的化學(xué)能更大比例的轉(zhuǎn)化為熱能。

（5）綜上研究可知，ERRγ在相關(guān)激素的調(diào)節(jié)下，通過促進(jìn)WAT轉(zhuǎn)化為BAT；促進(jìn)UCP-1基因的表達(dá)，使產(chǎn)熱增加過程使小鼠適應(yīng)寒冷環(huán)境。