人體細胞有時會處于低氧環(huán)境。當細胞中O2含量低時,線粒體通過電子傳遞鏈產(chǎn)生更多活性氧,活性氧積累過多會損傷大分子和細胞器。適度低氧下細胞可正常存活,嚴重低氧可導(dǎo)致細胞死亡。以PC12細胞系為材料,研究了低氧影響細胞存活的機制。
(1)在人體細胞呼吸過程中,O2參與反應(yīng)的場所是 線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜。
(2)分別用常氧(20%O2)、適度低氧(10%O2)和嚴重低氧(0.3%O2)處理PC12細胞,24h后檢測線粒體自噬水平,結(jié)果如圖1。用線粒體自噬抑制劑3-MA處理PC12細胞,檢測細胞活性氧含量,結(jié)果如圖2。
①損傷的線粒體可通過線粒體自噬途徑,被細胞中的 溶酶體溶酶體 (結(jié)構(gòu))降解。
②圖1、圖2結(jié)果表明:適度低氧可 激活線粒體自噬來清除活性氧激活線粒體自噬來清除活性氧。
(3)研究表明,上調(diào)BINP3基因的表達可促進線粒體自噬。檢測不同氧氣濃度下BINP3基因表達情況,結(jié)果如圖3。綜合上述信息,解釋適度低氧下細胞可正常存活、嚴重低氧導(dǎo)致細胞死亡的原因:
①適度低氧上調(diào)BINP3基因的表達,使 BINP3蛋白BINP3蛋白 增加,促進促進 (促進/抑制)了線粒體自噬以清除細胞中的活性氧,活性氧處于正常水平,細胞可正常存活。
②嚴重低氧上調(diào)BINP3基因的表達(轉(zhuǎn)錄),可能由于嚴重低氧下BINP3蛋白降解加快,使BINP3蛋白在增加后很快下降。嚴重低氧下BINP3蛋白的增加促進了線粒體自噬,但還不足以 清除細胞中的活性氧清除細胞中的活性氧,活性氧在細胞中積累,最終導(dǎo)致細胞死亡。
【答案】線粒體內(nèi)膜;溶酶體;激活線粒體自噬來清除活性氧;BINP3蛋白;促進;清除細胞中的活性氧
【解答】
【點評】
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