Question

【題目】免疫系統會影響代謝系統，而代謝系統也會反作用于免疫系統。科學家發現腫瘤微環境中代謝環境的變化，會壓制免疫系統，促進腫瘤的生長。對此科學家了探索葡萄糖代謝對免疫因子—干擾素反應的影響做了一系列實驗。

（1）干擾素的化學本質是____________。某些信號分子與細胞表面或內部的___________結合后，便能激活細胞產生干擾素，啟動免疫反應。_______作為細胞能量的最主要來源，其代謝過程中產生的各種代謝產物，也會參與到干擾素的免疫反應中。

（2）科學家做了一個實驗，給一組小鼠禁食，降低其血糖水平；給另一組小鼠喂高糖食物，升高其血糖。然后分別給兩組小鼠感染病毒，實驗結果如圖 1，可知，__________________________

（3）為進一步研究代謝對免疫的影響，設計實驗組為敲除免疫細胞的葡萄糖代謝過程的關鍵酶 HK，結果如圖 2，處理 1 應是____________，干擾素的含量上升，說明____________________。

（4）葡萄糖的分解分兩種，一種是_____呼吸；另一種是_____呼吸。到底是哪種代謝途徑抑制干擾素產生呢？寫出實驗思路并給出預期結果_____。

（5）以上實驗研究結果給你的生活啟示是：_______________________________________。

Answer 1

【答案】蛋白質 受體 糖類（葡萄糖） 血糖水平升高可能會抑制干擾素基因的表達過程，進而使得免疫系統功能下降 未敲除HK的免疫細胞 糖代謝過程能夠抑制干擾素基因的表達 無氧 有氧 實驗思路：將實驗用的免疫細胞隨機均分為兩組，在給與病毒侵染的情況下，一組提供正常的氧氣供應，另一組提供無氧環境，然后將兩組細胞置于相同且適宜的環境下培養，一段時間后測定細胞中干擾素的mRNA的含量。

實驗結果與結論：若氧氣供應組免疫細胞中的干擾素的mRNA的含量高于無氧組處理的免疫細胞，則說明葡萄糖的無氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達；若無氧組處理的免疫細胞中干擾素的mRNA的含量高于氧氣供應組免疫細胞，則說明葡萄糖的有氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達。 要注意低糖飲食，同時對做有氧運動，以提高機體內干擾素的表達水平，增強免疫系統的功能。

【解析】

題意給一組小鼠禁食，降低其血糖水平；然后給另一組小鼠喂高糖食物，提高其血糖。然后分別給兩組小鼠感染病毒，發現低血糖組的小鼠，干擾素水平更高，病毒數量更少；而高血糖組的小鼠，干擾素水平更低，病毒數量更多。

（1）某些信號分子與細胞表面或內部的受體結合后，便能激活細胞產生干擾素，啟動免疫反應，干擾素的化學本質是蛋白質。糖類是細胞的主要能源物質，作為細胞能量的最主要來源，其代謝過程中產生的各種代謝產物，也會參與到干擾素的免疫反應中。

（2）圖1的實驗結果顯示，在給兩組小鼠感染病毒的情況下，低血糖組小鼠體內干擾素mRNA含量高于高血糖組小鼠，并且低血糖組小鼠體內病毒的含量低于高血糖組含量，故可推測血糖水平升高可能會抑制干擾素基因的表達過程，進而使得免疫系統功能下降。

（3）為進一步研究代謝對免疫的影響，實驗的自變量應該為有無糖代謝過程，故設計實驗組為敲除免疫細胞的葡萄糖代謝過程的關鍵酶 HK，對照組處理 1 應為未敲除HK的免疫細胞，實驗結果表明敲除HK的免疫細胞在病毒侵染時，干擾素的mRNA水平上升，說明糖代謝過程能夠抑制干擾素基因的表達。

（4）葡萄糖的分解分兩種，一種是無氧呼吸，另一種是有氧呼吸；基于上述的實驗結果，要探究到底是葡萄糖的無氧呼吸還是有氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達，根據實驗目的可知，自變量應為是否給與氧氣供應，因變量為干擾素的mRNA的含量。為此實驗設計如下：將實驗用的免疫細胞隨機均分為兩組，在給與病毒侵染的情況下，一組提供正常的氧氣供應，另一組提供無氧環境，然后將兩組細胞置于相同且適宜的環境下培養，一段時間后測定細胞中干擾素的mRNA的含量，若氧氣供應組免疫細胞中的干擾素的mRNA的含量高于無氧組處理的免疫細胞，則說明葡萄糖的無氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達；若無氧組處理的免疫細胞中干擾素的mRNA的含量高于氧氣供應組免疫細胞，則說明葡萄糖的有氧呼吸過程抑制了干擾素基因的表達。

（5）研究結果表明高糖飲食會導致血糖水平較高，而血糖水平上升會抑制免疫細胞中干擾素基因的表達，進而表現為免疫系統功能低下，故此要注意低糖飲食，同時對做有氧運動，以提高機體內干擾素的表達水平，增強免疫系統的功能。