题干
有氧呼吸过程中NADH在NADH脱氢酶的作用下生成,经过一系列反应释放出大量能量。炎症因子IL-6可以影响细胞中ATP水平。现用IL-6、NR(只作为NAD+的前体物,不考虑其他影响)处理心肌细胞,测定心肌细胞中的ATP水平,结果如图。回答下列问题: (1)心肌细胞有氧呼吸分解葡萄糖的三个阶段中产生NADH的阶段依次是______________,具体场所分别为____________。 (2)据图分析,IL-6处理组ATP水平下降__________(选填“是”或“不是”)由NADH脱氢酶合成减少所引起,理由是______________。 (3)经过进一步研究,推测IL-6还可能通过促进蛋白质PARP1的合成调控ATP水平,以心肌细胞为材料,设计实验验证上述推测,写出实验思路_______________。
答案
(1) (2) ①. 不是 ②. NR为NAD+的前体,IL-6单独处理心肌细胞ATP水平低于空白对照组;但IL-6+NR处理组和NR组合成ATP水平相当,说明两组的NADH脱氢酶合成基本一致,IL-6组处理后NAD+的前体不足进而导致ATP水平下降,补充NR后ATP水平恢复 (3)取生理状态相同的心肌细胞均分为甲、乙、丙三组,甲组空白处理,乙组加入适量的IL-6处理,丙组加等量的IL-6和PARP1抑制剂处理,相同且适宜的条件下培养一段时间后,测定并对比各组PARP1含量和ATP的水平。
解析
有氧呼吸的第一阶段反应场所细胞质基质,葡萄糖分解为丙酮酸产生NADH,释放少量能量;第二阶段反应场所线粒体基质,丙酮酸和水生成CO2和NADH,释放少量能量;第三阶段反应场所线粒体内膜,NADH和O2反应生成水,释放大量能量。与空白对照组相比,IL-6组ATP水平降低,NR组和IL-6+NR处理组的ATP水平相同且与空白对照组一致。为研究IL-6组水平降低的原因设计新实验,考查学生实验设计的能力。 有氧呼吸的第一阶段反应场所细胞质基质,第二阶段反应场所线粒体基质,前两个阶段均生成NADH;第三阶段反应场所线粒体内膜,消耗NADH生成水。 NR为NAD+的前体,IL-6单独处理心肌细胞ATP水平低于空白对照组;但IL-6+NR处理组和NR组合成ATP水平相当,说明两组的NADH脱氢酶合成基本一致,IL-6组处理后NAD+的前体不足进而导致ATP水平下降,补充NR后ATP水平恢复。因此IL-6处理组ATP水平下降不是由NADH脱氢酶合成减少所引起。 实验自变量为IL-6和PARP1抑制剂,实验设计需要遵守单一变量、对照、等量原则,因此设计空白对照组、单独IL-6组、IL-6和PARP1抑制剂组,通过测定PARP1含量和ATP水平,证明IL-6还可能通过促进蛋白质PARP1的合成调控ATP水平。