题目内容

14．胰岛素是人体血糖调节中的重要激素，其释放受到机体的精确调控．
（1）人体内胰岛素释放通路是：餐后血糖升高，葡萄糖由细胞膜上的载体蛋白转运到胰岛B细胞内，经过有氧呼吸（或“呼吸作用”）过程产生大量ATP，阻断ATP敏感型钾离子通道，进而抑制了钾离子的外流，使细胞膜内的电位升高，打开电压依赖性的Ca2+通道，升高了胞内的Ca2+浓度，促进胰岛素分子以胞吐（或“外排”）的方式释放到细胞外．
（2）研究发现，高浓度葡萄糖可引起胰岛A细胞合成并分泌谷氨酸，为研究谷氨酸的作用机理，科研人员将三组数目相等的小鼠离体胰岛进行培养，培养条件及结果如图1所示（CQNX为谷氨酸受体阻断剂）．实验结果表明：在高浓度葡萄糖条件下，谷氨酸能促进胰岛素的分泌，CNQX可抑制这一过程．由此推测，谷氨酸与胰岛B细胞表面的（谷氨酸）受体结合发挥作用．
（3）科研人员进一步用谷氨酸溶液处理正常小鼠和K+通道基因敲除小鼠的胰岛B细胞，检测细胞内Ca2+荧光强度，结果如图2所示．

①由实验结果可知，谷氨酸能够升高正常小鼠胰岛B细胞内的Ca2+浓度．
②K+通道基因敲除小鼠和正常小鼠相比，细胞内的基础Ca2+浓度显著高于正常小鼠，从胰岛素释放通路分析，是由于K+通道基因敲除小鼠的K+通道不能正常发挥作用，导致Ca2+通道（持续）开放．
③该实验结果说明谷氨酸对胰岛B细胞的作用是通过K+通道实现的．
（4）基因敲除是一种特殊的基因重组技术，即将外源目的基因导入细胞从而干扰该细胞内某一基因的功能．将外源目的基因导入小鼠的胰岛B细胞常用方法是显微注射法．

分析 图1曲线表明，加入谷氨酸的乙组胰岛素分泌增加，加入CNQX一组胰岛素分泌减少，故说明在高浓度葡萄糖条件下，谷氨酸能促进胰岛素的分泌，CNQX可抑制这一过程．
图2结果可知，加入谷氨酸后，正常小鼠细胞内Ca2+荧光强度升高，而K+通道基因敲除小鼠Ca2+浓度未升高，故说明谷氨酸对胰岛B细胞的作用是通过 K+通道实现的．

解答 解：（1）餐后血糖升高，葡萄糖由细胞膜上的载体蛋白转运到胰岛B细胞内，经过有氧呼吸过程产生大量ATP，阻断ATP敏感型钾离子通道，进而抑制了钾离子的外流，使细胞膜内的电位升高，打开电压依赖性的Ca2+通道，升高了胞内的Ca2+浓度，促进胰岛素分子以胞吐的方式释放到细胞外．
（2）据实验结果可知，加入谷氨酸的乙组胰岛素分泌增加，加入CNQX一组胰岛素分泌减少，故说明在高浓度葡萄糖条件下，谷氨酸能促进胰岛素的分泌，CNQX可抑制这一过程．由此推测，谷氨酸与胰岛B细胞表面的 受体结合发挥作用．
（3）据图2结果可知，加入谷氨酸后，正常小鼠细胞内Ca2+荧光强度升高，而K+通道基因敲除小鼠Ca2+浓度未升高，故说明谷氨酸对胰岛B细胞的作用是通过 K+通道实现的．
①由实验结果可知，谷氨酸能够升高正常小鼠胰岛B细胞内的Ca2+浓度，细胞内Ca2+荧光强度升高，
②K+通道基因敲除小鼠和正常小鼠相比，细胞内的基础Ca2+浓度显著高于正常小鼠，从胰岛素释放通路分析，是由于K+通道基因敲除小鼠的K+通道不能正常发挥作用，导致Ca2+通道 （持续）开放．
③该实验结果说明谷氨酸对胰岛B细胞的作用是通过K+通道实现的．
（4）将外源目的基因导入小鼠的胰岛B细胞（动物细胞）常用方法是显微注射法．
故答案为：
（1）有氧呼吸（或“呼吸作用”）   升高    胞吐（或“外排”）
（2）在高浓度葡萄糖条件下，谷氨酸能促进胰岛素的分泌，CNQX可抑制这一过程    （谷氨酸）受体
（3）①升高    ②（持续）开放    ③K+通道
（4）显微注射法

点评 本题综合考查了人体血糖调节及相关的实验设计，意在考查学生的理解和应用能力，试题难度中等．

练习册系列答案
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