Question

【題目】人的一生中，睡眠大約占到了三分之一的時間，睡眠能夠促進生長發育、恢復體力和增強抵抗力。研究發現，睡眠主要依靠腦部多個腦區的胞外腺苷水平來調節。

（1）腺苷由1分子的腺嘌呤和1分子的_______組成。神經元胞內的ATP主要來自________（細胞器）。

（2）依賴膜蛋白擴散到胞外的ATP在相關酶的催化下脫去____個磷酸基團后可形成腺苷。胞外腺苷作用機制類似于神經遞質，與神經元細胞膜上的腺苷受體（R）發生結合后會通過降解來滅活，以防止_____。

（3）神經元細胞膜上常見的R有R1和R2兩種。咖啡因是腺苷類似物，可能與某種R結合，但并不引起腺苷相應的效應。研究者用適量咖啡因分別處理野生型小鼠和R1、R2基因敲除小鼠，對照組用生理鹽水處理。測定小鼠覺醒時間，結果如下圖所示。

注：箭頭對應時刻為處理時刻。

①R1、R2基因敲除小鼠的實驗結果與野生型相比，_______________，因此可推測咖啡因通過與_______結合發揮作用。

②咖啡、茶、可樂等飲料中均含有咖啡因，有些人喜歡用這些飲料來“提神”，以緩解睡意。請解釋咖啡因的“提神”機理：______。

③咖啡因雖可“提神”，但不能過度飲用，這是由于咖啡因需要一定時間才能完成降解，過度攝入咖啡因就會引起______。

Answer 1

【答案】核糖 線粒體 3 持續與R發生作用 R1敲除小鼠的實驗組和對照組覺醒時間差異與野生型相似，R2敲除小鼠的實驗組和對照組的覺醒時間無顯著差異，與野生型差異顯著 R2 咖啡因與R2結合，但不引起相應睡眠效應，同時減少了腺苷與R的結合 神經系統長時間處于覺醒狀態而超負荷工作

【解析】

曲線 R1突變體敲除小鼠的實驗組和對照組覺醒時間差異與野生型相似；R2突變體敲除小鼠的實驗組和對照組的覺醒時間無顯著差異，與野生型差異顯著。

（1）腺苷由1分子的腺嘌呤和1分子的核糖組成。神經元胞內產生ATP的細胞器是線粒體。

（2）ATP是三磷酸腺苷，ATP在相關酶的催化下脫去3個磷酸基團后形成腺苷。神經遞質由突觸前膜分泌，作用于突觸后膜的受體，結合后會通過降解來滅活，胞外腺苷作用機制類似于神經遞質，與神經元細胞膜上的腺苷受體（R）發生結合后會通過降解來滅活，以防止持續與R發生作用。

（3）①R1、R2基因敲除小鼠的實驗結果與野生型相比，R1敲除小鼠的實驗組和對照組覺醒時間差異與野生型相似，R2敲除小鼠的實驗組和對照組的覺醒時間無顯著差異，與野生型差異顯著，因此可推測咖啡因通過與R2結合發揮作用。

②咖啡因是腺苷類似物，咖啡因與R2結合，但不引起相應睡眠效應，同時減少了腺苷與R結合產生的睡眠效應，以緩解睡意。

③由于咖啡因需要一定時間才能完成降解，過度攝入咖啡因就會引起神經系統長時間處于覺醒狀態而超負荷工作，對身體健康不利。