Question

14．胰島素是人體血糖調節中的重要激素，其釋放受到機體的精確調控．
（1）人體內胰島素釋放通路是：餐后血糖升高，葡萄糖由細胞膜上的載體蛋白轉運到胰島B細胞內，經過有氧呼吸（或“呼吸作用”）過程產生大量ATP，阻斷ATP敏感型鉀離子通道，進而抑制了鉀離子的外流，使細胞膜內的電位升高，打開電壓依賴性的Ca²⁺通道，升高了胞內的Ca²⁺濃度，促進胰島素分子以胞吐（或“外排”）的方式釋放到細胞外．
（2）研究發現，高濃度葡萄糖可引起胰島A細胞合成并分泌谷氨酸，為研究谷氨酸的作用機理，科研人員將三組數目相等的小鼠離體胰島進行培養，培養條件及結果如圖1所示（CQNX為谷氨酸受體阻斷劑）．實驗結果表明：在高濃度葡萄糖條件下，谷氨酸能促進胰島素的分泌，CNQX可抑制這一過程．由此推測，谷氨酸與胰島B細胞表面的（谷氨酸）受體結合發揮作用．
（3）科研人員進一步用谷氨酸溶液處理正常小鼠和K⁺通道基因敲除小鼠的胰島B細胞，檢測細胞內Ca²⁺熒光強度，結果如圖2所示．

①由實驗結果可知，谷氨酸能夠升高正常小鼠胰島B細胞內的Ca²⁺濃度．
②K⁺通道基因敲除小鼠和正常小鼠相比，細胞內的基礎Ca²⁺濃度顯著高于正常小鼠，從胰島素釋放通路分析，是由于K⁺通道基因敲除小鼠的K⁺通道不能正常發揮作用，導致Ca²⁺通道（持續）開放．
③該實驗結果說明谷氨酸對胰島B細胞的作用是通過K⁺通道實現的．
（4）基因敲除是一種特殊的基因重組技術，即將外源目的基因導入細胞從而干擾該細胞內某一基因的功能．將外源目的基因導入小鼠的胰島B細胞常用方法是顯微注射法．

Answer 1

分析 圖1曲線表明，加入谷氨酸的乙組胰島素分泌增加，加入CNQX一組胰島素分泌減少，故說明在高濃度葡萄糖條件下，谷氨酸能促進胰島素的分泌，CNQX可抑制這一過程．
圖2結果可知，加入谷氨酸后，正常小鼠細胞內Ca²⁺熒光強度升高，而K⁺通道基因敲除小鼠Ca²⁺濃度未升高，故說明谷氨酸對胰島B細胞的作用是通過 K⁺通道實現的．

解答 解：（1）餐后血糖升高，葡萄糖由細胞膜上的載體蛋白轉運到胰島B細胞內，經過有氧呼吸過程產生大量ATP，阻斷ATP敏感型鉀離子通道，進而抑制了鉀離子的外流，使細胞膜內的電位升高，打開電壓依賴性的Ca²⁺通道，升高了胞內的Ca²⁺濃度，促進胰島素分子以胞吐的方式釋放到細胞外．
（2）據實驗結果可知，加入谷氨酸的乙組胰島素分泌增加，加入CNQX一組胰島素分泌減少，故說明在高濃度葡萄糖條件下，谷氨酸能促進胰島素的分泌，CNQX可抑制這一過程．由此推測，谷氨酸與胰島B細胞表面的 受體結合發揮作用．
（3）據圖2結果可知，加入谷氨酸后，正常小鼠細胞內Ca²⁺熒光強度升高，而K⁺通道基因敲除小鼠Ca²⁺濃度未升高，故說明谷氨酸對胰島B細胞的作用是通過 K⁺通道實現的．
①由實驗結果可知，谷氨酸能夠升高正常小鼠胰島B細胞內的Ca²⁺濃度，細胞內Ca²⁺熒光強度升高，
②K⁺通道基因敲除小鼠和正常小鼠相比，細胞內的基礎Ca²⁺濃度顯著高于正常小鼠，從胰島素釋放通路分析，是由于K⁺通道基因敲除小鼠的K⁺通道不能正常發揮作用，導致Ca²⁺通道 （持續）開放．
③該實驗結果說明谷氨酸對胰島B細胞的作用是通過K⁺通道實現的．
（4）將外源目的基因導入小鼠的胰島B細胞（動物細胞）常用方法是顯微注射法．
故答案為：
（1）有氧呼吸（或“呼吸作用”）   升高    胞吐（或“外排”）
（2）在高濃度葡萄糖條件下，谷氨酸能促進胰島素的分泌，CNQX可抑制這一過程    （谷氨酸）受體
（3）①升高    ②（持續）開放    ③K⁺通道
（4）顯微注射法

點評 本題綜合考查了人體血糖調節及相關的實驗設計，意在考查學生的理解和應用能力，試題難度中等．