题目内容
【题目】肝癌在我国的发病率高，容易复发，远期疗效不满意。研究人员对肝癌细胞的结构及代谢进行了相关的研究。癌细胞有无限增殖的特点，肿瘤恶性增殖往往快于血管新生的速度，随着细胞数目增多和体积增大，恶性实体肿瘤内部逐渐形成慢性营养缺乏的微环境，因此肿瘤细胞需要通过调整细胞代谢才能继续生存。
（1）线粒体是调控细胞代谢最重要的细胞器，通过不断地分裂和融合调控自身功能，并对外界刺激做出适应性反应。下图是细胞呼吸及线粒体融合和分裂的示意图：
①葡萄糖在_________中分解为[H]和A，物质A进入线粒体彻底氧化分解。线粒体内膜上分布的呼吸链复合体是参与有氧呼吸第三阶段的酶，内膜向内折叠形成嵴的意义是_________________________。
②由图可知线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白、内膜融合蛋白_________的作用实现了线粒体膜的融合，线粒体的长度明显变长。细胞质基质中DRP1的S616位点磷酸化，DRP1定位于线粒体外膜上，促进__________________。
（2）已有研究发现肝癌肿瘤中心区域细胞中线粒体融合增强，线粒体长度明显长于边缘区域细胞，这些变化与肝癌细胞适应营养缺乏有关。为研究在营养缺乏时线粒体融合对肝癌细胞糖代谢的调控，研究者用肝癌细胞进行了实验，实验结果如下表：
| 细胞耗氧速率 | 线粒体ATP产生量 | 胞外乳酸水平 | 线粒体嵴密度 | 呼吸链复合体的活性 | 乳酸脱氢酶量 |
甲组：常规培养组 | 4．2 | 1．0 | 0．35 | 10．1 | 0．91 | 1．01 |
乙组：营养缺乏组 | 5．6 | 1．4 | 0．28 | 17．5 | 2．39 | 0．25 |
丙组：营养缺乏+抑制DRP1S637磷酸化 | 3．1 | 0．8 | 0．38 | 9．8 | 1．22 | 1．22 |
注：线粒体嵴的密度=嵴的数目/线粒体长度 乳酸脱氢酶是能催化丙酮酸生成乳酸的酶
丙组抑制DRP1S637磷酸化的目的是___________________________。根据实验结果并结合（2），完善肝癌细胞在营养缺乏条件下的代谢调途径：肝癌细胞在营养缺乏时，__________________使线粒体融合增强，从而使线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加，有氧呼吸增强；同时因__________________而导致无氧呼吸减弱，细胞产能效率提高，从而适应营养缺乏环境。
【答案】细胞质基质 可以增大膜面积，为酶的附着提供更多位点 OPA1 线粒体分裂 抑制肝癌细胞的线粒体融合 基质中DRP1S637位点磷酸化增强 乳酸脱氢酶含量降低
【解析】
有氧呼吸第一阶段是葡萄糖在酶的作用下分解为丙酮酸和[H]，发生场所在细胞质基质；有氧呼吸第二阶段为丙酮酸和水在酶的作用下分解为[H]和二氧化碳（线粒体基质）；有氧呼吸第三阶段为[H]和氧气在酶的作用生成水（场所：线粒体内膜）。无氧呼吸第二阶段丙酮酸和[H]在酶的作用下生成酒精、二氧化碳或者乳酸。
（1）①葡萄糖在细胞质基质中分解为[H]和丙酮酸，物质A是丙酮酸，丙酮酸进入线粒体彻底氧化分解为二氧化碳和水；有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，所以线粒体内膜上分布的呼吸链复合体是参与有氧呼吸第三阶段的酶，内膜向内折叠形成嵴的意义是可以增大膜面积，为酶附着提供更多位点。
②线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白和内膜融合蛋白OPA1的作用实现了线粒体膜的融合，线粒体的长度明显变长；从图中可以看出，细胞质基质中DRP1的S616位点磷酸化，DRP1定位于线粒体外膜上，促进线粒体的分裂。
（2）DRP1S637磷酸化促进线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白结合，从而促进线粒体的融合，丙组抑制DRP1S637磷酸化，实质上抑制肝癌细胞线粒体的融合。根据实验结果并结合（2），肝癌细胞在营养缺乏条件下，为了适应环境，线粒体融合增强，首先基质中DRP1S637磷酸化增强，促进线粒体融合，线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加，有氧呼吸增强，细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加，乳酸脱氢酶含量降低，无氧呼吸速率下降，胞外乳酸水平减少，细胞的产能效率提高，从而适应营养缺乏的环境。
