Question

【题目】胰岛淀粉样多肽（IAPP)是胰岛β细胞合成并分泌的含37个氨基酸组成的多肽。通常与胰岛素共同存在于胰岛β细胞中，与胰岛素1:100比例共分泌，参与血糖调节等一系列生理活动。但在高糖的刺激下，过量表达的IAPP有很强的聚集倾向，聚集后的淀粉样蛋白有很强的破坏作用。90%的Ⅱ型糖尿病患者胰岛内均有纤维状的胰岛淀粉样蛋白沉积。

（1）IAPP首先在______________合成由89个氨基酸组成的前体，之后进入____________进一步加工、剪切成有活性的IAPP并通过分泌小泡分泌至胞外。为探究IAPP的生理作用，研宄者选取若干IAPP基因敲除的小鼠及正常小鼠，记录小鼠进食后的实验数据，如下图：

	食物吸收率	胃排空时间	进食半小时后胰岛素浓度
实验组	75.6%	2.4h	5.5μg/ml
对照组	71.3%	3.2h	4.3μg/ml

实验前应对两组小鼠____________处理。研究发现IAPP能抑制胃排空和食物的吸收，并在一定程度上抑制胰岛素的分泌，由此推测IAPP可以____________。

（2）在高浓度葡萄糖刺激下，过量表达的IAPP____________改变，导致大量聚集成淀粉样蛋白，引起组织死亡。聚集的IAPP被认为是造成Ⅱ型糖尿病的重要原因，但其具体机制尚不完全清楚。科学家应用体外培养的导入能过量表达人IAPP基因的大鼠胰岛素瘤细胞（hIAPP/INS-1）及普通大鼠胰岛素瘤细胞（INS-1）， 检测高糖刺激下两种细胞的胰岛素含量和凋亡率。

①将两种细胞接种于含10%牛血清的液体培养基中原代培养，置于适宜环境中培养，每隔4-5天进行____________。之后换用含有____________的培养基培养30min，收集上清液，测定结果如下：

	胰岛素（ng/ml）	凋亡率（%）
hIAPP/INS-1	1.85	20.0
INS-1	6.23	11.7

由实验结果可知，Ⅱ型糖尿病患者胰岛素___________，原因可能是___________。

②研究者提取了两种细胞的___________，经逆转录后加入2种凋亡相关基因：

抗凋亡基因Bc12和促凋亡基因Bax及β-actin基因的引物，PCR扩增后进行电泳分析，分析结果间接反映_________。β-actin基因在细胞中稳定表达，是PCR中常见的“内参”基因，其作用是排除_______等无关变量，使结果真实可信。检测结果如下：

根据研究结果推测，IAPP能___________，从而发挥作用。

（3）根据题意，请为糖尿病的预防和治疗提供思路:______________________。

Answer 1

【答案】核糖体内质网和高尔基体禁食一段时间（或饥饿处理）减缓血糖快速上升和下降空间结构传代培养高浓度葡萄糖下降IAPP促使胰岛B细胞凋亡，无法产生足够胰岛素总RNA相关基因的表达量（转录产生mRNA的量）细胞取样量点样量等实验操作抑制Bcl2的表达，且促进Bax的表达控制糖类的摄入量，抑制IAPP基因的表达量或注射针对IAPP单克隆抗体

【解析】

根据题干信息分析可知，胰岛淀粉样多肽（IAPP)和胰岛素都是由胰岛β细胞合成并分泌的，两者的正常比例为1:100，共同参与血糖调节；而在高糖的刺激下，过量表达的IAPP有很强的聚集倾向，有很强的破坏作用，如90%的Ⅱ型糖尿病患者胰岛内均有IAPP聚集后形成的淀粉样蛋白的沉积。

（1）IAPP是一种由37个氨基酸组成的多肽，其首先在核糖体合成89个氨基酸组成的前体，再进入内质网和高尔基体进一步加工、剪切成有活性的IAPP并通过分泌小泡分泌至胞外。该实验的目的是探究IAPP的生理作用，自变量是IAPP基因是否敲除，因变量是小鼠进食半小时后胰岛素浓度；为了排除小鼠自身血糖对实验结果的干扰，实验前应该对小鼠进行饥饿处理。根据表格数据分析，实验组（IAPP基因敲除的小鼠）胃排空时间短较对照组（正常小鼠）短，食物的吸收率较对照组高，而胰岛素的分泌高于对照组，即IAPP能抑制胃排空和食物的吸收，并在一定程度上抑制胰岛素的分泌，说明IAPP可以减缓血糖快速上升和下降。

（2）根据题意分析，在高浓度糖的刺激下，过量表达的IAPP的空间结构发生了改变，进而大量聚集成淀粉样蛋白。

①该实验的目的是检测高糖刺激下两种细胞的胰岛素含量和凋亡率，自变量是细胞的种类，因变量是胰岛素含量和凋亡率。因此将两种细胞接种于含10%牛血清的液体培养基中原代培养，置于适宜环境中培养，每隔4-5天进行传代培养；然后换用含有高浓度葡萄糖的培养基培养30min，收集上清液，检测胰岛素含量和凋亡率。根据表格数据分析，hIAPP/INS-1组（导入能过量表达人IAPP基因的大鼠胰岛素瘤细胞）的胰岛素含量低，凋亡率高，说明Ⅱ型糖尿病患者胰岛素下降，原因可能是IAPP促使胰岛B细胞凋亡，无法产生足够胰岛素。

②根据题意分析，研究者提取了两种细胞的相关物质进行了逆转录过程，说明研究者提取的是两种细胞的总RNA；然后加入2种凋亡相关基因，即抗凋亡基因Bc12和促凋亡基因Bax及β-actin基因的引物，PCR扩增后进行电泳分析，分析结果间接反映了相关基因的表达量（转录产生mRNA的量）；β-actin基因在细胞中稳定表达，其作用是排除细胞取样量、点样量等无关变量。据图分析可知，IAPP能抑制Bcl2的表达，且促进Bax的表达。

（3）结合以上分析可知，高糖刺激，导致IAPP过量表达等是引起糖尿病的重要原因，因此控制糖类的摄入量，抑制IAPP基因的表达量或注射针对IAPP单克隆抗体，可以有效的预防和治疗糖尿病。