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题型:非选择题-解答题 难度:0.4 引用次数:502 题号:18553814
学习以下材料,回答(1)~(4)题。
线粒体在神经元轴突的运输与锚定
细胞主要通过有氧呼吸产生ATP。尽管ATP很容易在细胞内扩散,但在极长的轴突中,ATP的扩散能力相当有限。因此,对主要依赖线粒体来提供ATP的神经元而言,线粒体的迁移与锚定至关重要。
在神经元中,线粒体产生于细胞体,而神经末梢的生长、分支和突触传递等生理过程,均消耗大量能量。为了使ATP供应快速适应局部能量变化,轴突线粒体表现出复杂的运动模式:双向运动、暂停和频繁地改变方向。这种运动行为是通过马达蛋白(K和D)、锚蛋白(S)等蛋白质来实现的,这些蛋白质可以及时协调响应神经元活动的变化及代谢和能量状态的变化。
动作电位产生时,首先进入神经元与M蛋白结合,破坏马达蛋白(K)与线粒体的耦合,暂时阻止线粒体的运动。接着,S通过抑制马达蛋白中的ATP水解酶活性,使马达蛋白因能量不足而稳定地锚定轴突线粒体(图1)。随着突触前神经元ATP大量消耗,ATP含量下降激活AMPK-PAK信号通路,促进MⅥ蛋白和S将线粒体锚定在突触前膜的细胞骨架上,从而维持突触前膜中能量的供应(图2)。

研究发现,大脑损伤、脑卒中等中枢神经系统急性损伤会直接破坏轴突线粒体的完整性,造成局部能量危机使轴突再生变得更加困难。科学家希望通过轴突线粒体的运输与锚定功能入手,提出新的治疗思路。
(1)神经元是神经系统_____的基本单位,线粒体的物质和能量转变发生在线粒体基质和_____,该生理过程的意义是_____
(2)图2中出现ATP大量消耗的原因为_____
(3)下列实验结果支持线粒体运动与锚定模型的实验结果有(       
A.小鼠中线粒体发生损伤后被溶酶体吞噬
B.小鼠中敲除S基因,则神经元的轴突中线粒体的运动加强
C.小鼠中过表达M基因,会降低神经末梢线粒体的密度
D.突触前神经元细胞骨架降解时,递质释放减少
(4)ATP除了作为生命活动的直接能源物质外,在本文中还介绍了ATP调控线粒体的运动和锚定,体现了ATP作为_____分子的功能。

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①由图可知,马达蛋白牵引着线粒体沿着________运输到内质网。
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