Question

【題目】甲醛是一種無色、有強烈刺激性氣味的氣體，不僅廣泛存在于空氣中，也是所有生物細胞代謝的產(chǎn)物，生物體內(nèi)檢測到的甲醛稱為“內(nèi)源甲醛”。內(nèi)源甲醛在神經(jīng)細胞內(nèi)的過度積累，會抑制細胞的活力，使之萎縮變圓，進而造成神經(jīng)細胞不斷損害和丟失，導致神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默癥（AD）。

（1）為檢測甲醛在細胞中的分布，體外培養(yǎng)小鼠腦微血管內(nèi)皮細胞株，采用甲醛熒光探針（紅色）分別檢測細胞中溶酶體和線粒體（均用綠色熒光標記）。甲醛探針的紅色熒光與溶酶體的綠色熒光幾乎完全重合，而不與線粒體的綠色熒光重合，說明______。預測在細胞培養(yǎng)液內(nèi)加入0.1 mmol/L的甲醛，可以觀察溶酶體內(nèi)的甲醛紅色熒光強度______。

（2）溶酶體是細胞內(nèi)具_______（單/雙）層膜包被的小泡，內(nèi)含多種酸性水解酶，其主要功能有____________。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，AD患者腦細胞的胞質內(nèi)存在大量溶酶體水解酶，預示溶酶體功能的損害與AD早期進展有關。為檢測AD的發(fā)生是否與溶酶體內(nèi)甲醛代謝異常有關，研究者進行了以下實驗：

① 對大鼠進行雙側頸動脈不完全結扎手術用來構建腦部氧化應激損傷（會引起AD）動物模型，然后測定溶酶體和胞質內(nèi)甲醛含量，結果如下圖所示。對照組1不做任何處理。對照組2的處理是__________，設置這組的目的是___________。

測定結果顯示：________________。說明：________________。

②正常情況下，甲醛會被轉運出神經(jīng)細胞，以減少對細胞的傷害。為了探究溶酶體是否參與將甲醛轉運出細胞的過程，研究人員用藥物誘導使溶酶體膜的通透性增加，導致溶酶體內(nèi)容物的釋放，12h后分別測定細胞內(nèi)外的甲醛含量。測定結果表明溶酶體結構被破壞后，從溶酶體中釋放出的甲醛無法有效地運送到細胞外。請推測實驗組的測定結果并填寫在下表內(nèi)空白處：

組別	胞質內(nèi)熒光強度	細胞培養(yǎng)液中的甲醛熒光強度
實驗組	__________	_________
對照組	＋＋	＋＋＋

注：“＋”數(shù)量代表熒光強度的強弱

（3）綜合上述研究，請你針對甲醛代謝異常導致的神經(jīng)退行性疾病提出治療思路__________ 。

Answer 1

【答案】內(nèi)源甲醛在細胞中溶酶體有分布，在細胞中線粒體無分布 增強 單 能分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死入侵細胞的病毒或病菌 除不結扎雙側頸動脈外, 其余過程與實驗組相同 排除手術對實驗結果的干擾 實驗組的甲醛濃度顯著高于對照組1和對照組2，且溶酶體內(nèi)甲醛濃度顯著高于細胞內(nèi) 內(nèi)源甲醛主要分布于溶酶體 ＋＋＋ ＋＋ 可通過注射一定濃度的甲醛消除劑來降低體內(nèi)甲醛濃度，從而緩解甲醛代謝異常導致的神經(jīng)退行性疾病。

【解析】

由題意可知，內(nèi)源甲醛主要分布于細胞中的溶酶體，此外溶酶體還具有轉運甲醛的功能，如果溶酶體結構被破壞后，從溶酶體中釋放出的甲醛無法有效地運送到細胞外，導致甲醛在細胞內(nèi)蓄積，會抑制細胞的活力，使之萎縮變圓，進而造成神經(jīng)細胞不斷損害和丟失，導致神經(jīng)退行性疾病。

（1）甲醛探針的紅色熒光與溶酶體的綠色熒光幾乎完全重合，而不與線粒體的綠色熒光重合，說明內(nèi)源甲醛在細胞中溶酶體有分布，在細胞中線粒體無分布。在細胞培養(yǎng)液內(nèi)加入0.1mmol/L的甲醛，甲醛進入溶酶體內(nèi)，導致溶酶體內(nèi)的甲醛濃度增大，因此可以觀察到溶酶體內(nèi)的甲醛紅色熒光強度增強。

（2）溶酶體是細胞內(nèi)具有單層膜包被的小泡，內(nèi)含多種酸性水解酶，能分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死入侵細胞的病毒或病菌。

①為了排除手術對實驗結果的干擾，可增設一組假手術處理作為對照組2，即除不結扎雙側頸動脈外，其余過程與實驗組相同。由題圖可知，實驗組（手術組）的甲醛濃度顯著高于對照組1和對照組2（假手術組），且溶酶體內(nèi)甲醛濃度顯著高于細胞內(nèi)，說明內(nèi)源甲醛主要分布于溶酶體。

②藥物處理后，甲醛釋放到溶酶體外，且溶酶體結構被破壞后，從溶酶體中釋放出的甲醛無法有效地運送到細胞外，導致甲醛在細胞內(nèi)蓄積。因此，與對照組相比，實驗組的細胞內(nèi)甲醛熒光強度顯著升高，而培養(yǎng)液內(nèi)甲醛濃度顯著降低。

（3）綜合上述研究可知，溶酶體具有儲存和轉運甲醛的功能，如果溶酶體出現(xiàn)結構與功能的異常，會導致甲醛代謝失調，造成認知損害�？赏ㄟ^注射一定濃度的甲醛消除劑來降低體內(nèi)甲醛濃度，從而緩解甲醛代謝異常導致的神經(jīng)退行性疾病。