Question

【題目】人和哺乳動物體內的脂肪組織可分為白色脂肪組織（WAT）和褐色脂肪組織（BAT），二者可以相互轉化。WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質以甘油三酯的形式儲存起來。BAT則專門用于分解脂質等以滿足額外的熱量需求。研究人員對小鼠BAT代謝進行了相關研究。

（1）圖1是小鼠WAT和BAT細胞結構模式圖。從結構和功能相適應的角度分析，WAT轉化為BAT之后產熱效率提高的原因：_________，體積變小，相對面積增大，易于分解產熱；________（細胞器）增多，產熱增加。

（2）雌激素相關受體γ（ERRγ）與BAT代謝密切相關。科研人員利用無活性DNA片段構建重組DNA，導入野生型小鼠（WT）_________細胞，使其插入ERRγ基因內部，導致ERRγ基因發生__________，獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO）。將兩種小鼠同時暴露在4℃冷環境中進行實驗，結果如圖2。在第6小時_________小鼠全部死亡。結果說明蛋白質___________________與抵抗寒冷關系密切。

（3）檢測兩種小鼠在4℃冷環境中體內BAT和WAT的數量，計算其比值（BAT/WAT），結果如圖3，由此可推測___________________。

（4）進一步測定兩組小鼠BAT細胞代謝水平，結果如圖4。據圖可知，KO小鼠和WT小鼠的BAT細胞氧化分解等量能源物質所產生ATP比值為_____________。同時利用分子生物學技術檢測發現，KO小鼠的UCP-1基因表達量顯著低于WT小鼠，科學家最終將UCP-1蛋白定位在線粒體內膜上。結合圖4結果推測，UCP-1蛋白的作用是___________________________________。

（5）綜上研究可知，ERRγ，在相關激素的調節下，通過促進__________________；促進____________的表達使產熱增加，這樣的調節過程使小鼠適應寒冷環境。

Answer 1

【答案】脂肪滴變多 線粒體 受精卵 基因突變 KO ERRγ（或雌激素相關受體γ） 雌激素通過ERRγ蛋白（通過一系列信號傳導通路）促進TWAT轉化為BAT 1．4（17．5÷12．5） 減少ATP合成，促進能源物質中的化學能更大比例的轉化為熱能 WAT轉化為BAT UCP-1基因

【解析】

根據題意可知，白色脂肪組織（WAT）和褐色脂肪組織（BAT），二者可以相互轉化。WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質以甘油三酯的形式儲存起來。BAT則專門用于分解脂質等以滿足額外的熱量需求。通過題干及四個圖示可知ERRγ在相關激素的調節下，通過促進WAT轉化為BAT；促進UCP-1基因的表達，使產熱增加過程使小鼠適應寒冷環境。

（1）根據題干信息可知：WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質以甘油三酯的形式儲存起來，BAT則專門用于分解脂質等以滿足額外的熱量需求；圖中BAT內含有許多小的脂肪滴和線粒體，所以從結構和功能相適應的角度分析，WAT轉化為BAT之后產熱效率提高的原因脂肪滴變多，體積變小，相對面積增大，易于分解產熱；線粒體增多，產熱增加。

（2）已知雌激素相關受體γ（ERRγ）與BAT代謝密切相關，利用基因工程獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO），即利用無活性DNA片段構建重組DNA，導入野生型小鼠（WT）受精卵細胞，使其插入ERRγ基因內部，導致ERRγ基因發生基因突變，獲得ERRγ基因缺陷小鼠（KO）。將兩種小鼠同時暴露在4℃冷環境中進行實驗，結果如圖2。在第6小時ERRγ基因缺陷的KO小鼠全部死亡，結果說明ERRγ受體蛋白與抵抗寒冷關系密切。

（3）根據第（2）問的分析結合圖3可知，雌激素通過ERRγ蛋白（通過一系列信號傳導通路）促進WAT轉化為BAT。

（4）進一步測定兩組小鼠BAT細胞代謝水平，結果如圖4。據圖可知圖中所示的是釋放的熱量占釋放總能量比例，分別為KO組為82.5%，WT組為87.5%，所以KO小鼠和WT小鼠的BAT細胞氧化分解等量能源物質所產生ATP分別比例為17.5%、12.5%，二者的比值為1.4。已知KO小鼠的UCP-1基因表達量顯著低于WT小鼠，科學家最終將UCP-1蛋白定位在線粒體內膜上，結合圖4結果可以推測，UCP-1蛋白的作用是減少ATP合成，促進能源物質中的化學能更大比例的轉化為熱能。

（5）綜上研究可知，ERRγ在相關激素的調節下，通過促進WAT轉化為BAT；促進UCP-1基因的表達，使產熱增加使小鼠適應寒冷環境。