Question

【题目】免疫系统会影响代谢系统，而代谢系统也会反作用于免疫系统。科学家发现肿瘤微环境中代谢环境的变化，会压制免疫系统，促进肿瘤的生长。对此科学家了探索葡萄糖代谢对免疫因子—干扰素反应的影响做了一系列实验。

（1）干扰素的化学本质是____________。某些信号分子与细胞表面或内部的___________结合后，便能激活细胞产生干扰素，启动免疫反应。_______作为细胞能量的最主要来源，其代谢过程中产生的各种代谢产物，也会参与到干扰素的免疫反应中。

（2）科学家做了一个实验，给一组小鼠禁食，降低其血糖水平；给另一组小鼠喂高糖食物，升高其血糖。然后分别给两组小鼠感染病毒，实验结果如图 1，可知，__________________________

（3）为进一步研究代谢对免疫的影响，设计实验组为敲除免疫细胞的葡萄糖代谢过程的关键酶 HK，结果如图 2，处理 1 应是____________，干扰素的含量上升，说明____________________。

（4）葡萄糖的分解分两种，一种是_____呼吸；另一种是_____呼吸。到底是哪种代谢途径抑制干扰素产生呢？写出实验思路并给出预期结果_____。

（5）以上实验研究结果给你的生活启示是：_______________________________________。

Answer 1

【答案】蛋白质 受体 糖类（葡萄糖） 血糖水平升高可能会抑制干扰素基因的表达过程，进而使得免疫系统功能下降 未敲除HK的免疫细胞 糖代谢过程能够抑制干扰素基因的表达 无氧 有氧 实验思路：将实验用的免疫细胞随机均分为两组，在给与病毒侵染的情况下，一组提供正常的氧气供应，另一组提供无氧环境，然后将两组细胞置于相同且适宜的环境下培养，一段时间后测定细胞中干扰素的mRNA的含量。

实验结果与结论：若氧气供应组免疫细胞中的干扰素的mRNA的含量高于无氧组处理的免疫细胞，则说明葡萄糖的无氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达；若无氧组处理的免疫细胞中干扰素的mRNA的含量高于氧气供应组免疫细胞，则说明葡萄糖的有氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达。 要注意低糖饮食，同时对做有氧运动，以提高机体内干扰素的表达水平，增强免疫系统的功能。

【解析】

题意给一组小鼠禁食，降低其血糖水平；然后给另一组小鼠喂高糖食物，提高其血糖。然后分别给两组小鼠感染病毒，发现低血糖组的小鼠，干扰素水平更高，病毒数量更少；而高血糖组的小鼠，干扰素水平更低，病毒数量更多。

（1）某些信号分子与细胞表面或内部的受体结合后，便能激活细胞产生干扰素，启动免疫反应，干扰素的化学本质是蛋白质。糖类是细胞的主要能源物质，作为细胞能量的最主要来源，其代谢过程中产生的各种代谢产物，也会参与到干扰素的免疫反应中。

（2）图1的实验结果显示，在给两组小鼠感染病毒的情况下，低血糖组小鼠体内干扰素mRNA含量高于高血糖组小鼠，并且低血糖组小鼠体内病毒的含量低于高血糖组含量，故可推测血糖水平升高可能会抑制干扰素基因的表达过程，进而使得免疫系统功能下降。

（3）为进一步研究代谢对免疫的影响，实验的自变量应该为有无糖代谢过程，故设计实验组为敲除免疫细胞的葡萄糖代谢过程的关键酶 HK，对照组处理 1 应为未敲除HK的免疫细胞，实验结果表明敲除HK的免疫细胞在病毒侵染时，干扰素的mRNA水平上升，说明糖代谢过程能够抑制干扰素基因的表达。

（4）葡萄糖的分解分两种，一种是无氧呼吸，另一种是有氧呼吸；基于上述的实验结果，要探究到底是葡萄糖的无氧呼吸还是有氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达，根据实验目的可知，自变量应为是否给与氧气供应，因变量为干扰素的mRNA的含量。为此实验设计如下：将实验用的免疫细胞随机均分为两组，在给与病毒侵染的情况下，一组提供正常的氧气供应，另一组提供无氧环境，然后将两组细胞置于相同且适宜的环境下培养，一段时间后测定细胞中干扰素的mRNA的含量，若氧气供应组免疫细胞中的干扰素的mRNA的含量高于无氧组处理的免疫细胞，则说明葡萄糖的无氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达；若无氧组处理的免疫细胞中干扰素的mRNA的含量高于氧气供应组免疫细胞，则说明葡萄糖的有氧呼吸过程抑制了干扰素基因的表达。

（5）研究结果表明高糖饮食会导致血糖水平较高，而血糖水平上升会抑制免疫细胞中干扰素基因的表达，进而表现为免疫系统功能低下，故此要注意低糖饮食，同时对做有氧运动，以提高机体内干扰素的表达水平，增强免疫系统的功能。