Question

【題目】細胞癌變的起因不僅涉及在身體上基因的突變，大量證據表明，幾乎所有腫瘤細胞線粒體都存在一定程度的結構或功能缺陷。

（1）圖1和圖2分別為電鏡下觀察到的正常細胞和癌細胞的線粒體結構，顯示大部分癌細胞線粒體缺少凸起的___________，導致有氧呼吸___________（階段）減弱，而無氧呼吸增強，產生大量___________，對葡萄糖需求量增加。

（2）為研究癌癥治療方法，研究人員將正常乳腺細胞的線粒體分別導入正常乳腺細胞和乳腺癌細胞中，處理如表1所示，分別檢測不同處理組細胞攝取3H-胸腺嘧啶的量，結果如圖3所示。細胞攝取3H-胸腺嘧啶用于合成___________（生物大分子），由實驗結果推測導入了正常線粒體的癌細胞___________能力降低。

組號	組別	處理	檢測
1	實驗組	將正常乳腺細胞的線粒體導入正常乳腺細胞	檢測不同處理組細胞攝 取3H-胸腺嘧啶的量
	對照組	_________________________________。
2	實驗組	將正常乳腺細胞的線粒體導人乳腺癌細胞
	對照組	未導人線粒體的乳腺癌細胞

表1

（3）隨導入正常線粒體濃度的增加，癌細胞膜上葡萄糖轉運蛋白的含量顯著降低（表2所示），推測原因是________________________________。

	正常乳 腺細胞	乳腺癌 細胞	導入1倍濃度正常線粒 體的乳腺癌細胞	導入4倍濃度正常線粒 體的乳腺癌細胞
葡萄糖轉運蛋白含量	+	+ + + +	+ + +	+

表2

（4）通過該研究，試想癌癥治療方法可以通過_________________________。

Answer 1

【答案】嵴 第三（第二、第三）階段 乳酸 DNA 增殖 未導入線粒體的正常乳腺細胞 導入正常線粒體使癌細胞有氧呼吸增強，癌細胞對葡萄糖需求量降低，攝取的葡萄糖量降低 設計線粒體靶向藥物，修復癌細胞線粒體；在癌癥早期對線粒體進行藥物干預，防止更多線粒體損傷

【解析】

本題主要圍繞實驗考查細胞呼吸與線粒體的功能。要求學生熟知細胞呼吸的類型和過程，以及學會對題目信息的挖掘。

（1）線粒體內膜會向內折疊形成嵴，據圖2顯示大部分癌細胞線粒體缺少凸起的嵴。嵴上分布著有氧呼吸第三階段的酶，缺少嵴導致有氧呼吸第三階段減弱。該細胞為動物細胞，無氧呼吸的產物是乳酸。有氧呼吸減弱，而無氧呼吸增強，產生大量乳酸，對葡萄糖需求量增加。

（2）3H-胸腺嘧啶為DNA的組成成分。根據第2組，隨著正常線粒體量的增加，實驗組/對照組中3H-胸腺嘧啶的攝入量在減少，而3H-胸腺嘧啶為DNA復制的原料，說明導入了正常線粒體的癌細胞增殖能力降低。參照第1組中的實驗組，對照組應該為未導入線粒體的正常乳腺細胞。

（3）癌細胞線粒體缺少嵴，導致有氧呼吸減弱，而無氧呼吸增強，對葡萄糖需求量增加。導入正常線粒體，使癌細胞有氧呼吸增強，癌細胞對葡萄糖需求量降低，攝取的葡萄糖量降低，從而使癌細胞膜上葡萄糖轉運蛋白的含量顯著降低。

（4）本題主要研究是癌細胞與線粒體的關系，可通過設計線粒體靶向藥物，修復癌細胞線粒體或在癌癥早期對線粒體進行藥物干預，防止更多線粒體損傷來治療癌癥。