备课素材：瘦素和瘦素受体的发现 2023—2024学年高二上学期生物人教版选择性必修1

瘦素和瘦素受体的发现 先看一道试题： 瘦素是脂肪细胞分泌的一种蛋白质类激素。人体内脂肪含量偏高 时，瘦素释放量增加，可引起神经元A兴奋，神经元B兴奋受抑制， 从而导致食欲降低（见下图）。下列相关叙述，正确的是() 。。的中称 号分f) 货号分f1 ,筑中图 下正制 A.瘦素与神经元A膜上的相应受体结合后使其膜上a通道开放 B.瘦素与神经元B膜上的相应受体结合后使其膜电位变为外负内正 C.肥胖这种现象与神经调节有关，与激素调节无关 D.只要有信号分子X与突触后膜上的受体结合，便可引起动作电位 【答案】A 【解析】根据题干信息分析已知瘦素是脂肪细胞分泌的一种蛋白 质类激素，不能通过细胞膜，所以其作用的受体在细胞膜上。因为引 起神经元A细胞兴奋，所以瘦素与神经元A膜上的相应受体结合后使 其膜上通道开放，导致电位发生改变，引起兴奋，A正确：己知 瘦素与神经元B膜上的相应受体结合后使神经元B兴奋受抑制，所以 其膜电位仍然为外正内负，B错误；分析题图可知肥胖与神经调节、 激素调节都有关，C错误；必须有足够强的刺激才能引起动作电位的 产生，D错误。 此题以瘦素为情境考查神经与激素调节。 那么，瘦素和瘦素受体是如何发现的？ 说到脂肪，大家首先会想到一个做梦都想扔掉的、装满了肥肉的 大口袋子。但身体里脂肪远不仅是简单装满能量的赘肉而已。它对我 们身体、生活很多方面都产生了深刻影响。我们生活中可能产生的许 多问题，从为什么胖子不耐饿，减肥为什么总是难以成功，心宽体胖 有没有道理，都可以从脂肪这里找到解释。揭示上面这些问题的旅程， 始于半个世纪前，一个平凡而传奇的科学家和连体动物的实验。 一、科曼的“连体老鼠”试验 1969年，美国缅因州杰克逊实验室，一个中年人正在忙活着手 里两只胖乎乎的小黑老鼠。几周前，阿姆斯特朗登上月球，那句注定 名垂千古的“个人一小步，人类一大步”，让万千地球人热泪盈眶。 那是个充满奇迹的时代，科学技术的力量似乎从来未曾如此无坚不 摧。 中年人名叫道格·科曼，加拿大电气修理工的儿子。科曼1958 年从美国威斯康星大学博士毕业后，正在杰克逊实验室做临时工。杰 克逊实验室以小鼠遗传资源闻名于世，从1929年建立就致力于发展 标准化小鼠遗传学模型。科曼入职前后，杰克逊实验室偶然发现两种 体型异常肥硕黑色小老鼠，起名叫ob(肥胖，obesity)和db(糖尿 病，diabetes)。两种小鼠体重可长到普通老鼠的三倍，有着极其肥 大的脂肪储备，像人类肥胖症患者一样有短命、高血糖等问题。杰克 逊实验室已通过遗传学手段确定了两种小鼠是由分别位于6号和4号 染色体的两个基因突变导致。 50年前的主流科学家认为，肥胖是一种和大脑功能有关的，涉 及到食欲控制的疾病。严谨科学实验证明，大脑某些特定区域（如下 丘脑内的摄食中枢)专门负责控制饭量。科学家认为，脂肪组织的功 能是身体储存和堆积过剩能量的。似乎肥胖的研究毫无必要，但是科 曼就是想研究研究肥胖的道理。 科曼正在做“连体老鼠”的实验，这种实验技术是著名气体生物 学鼻祖Paul Bert发明的，是把两只小老鼠从肩膀到盆腔之间的皮肤 连在一起，让两者的血液循环自然联通，人为制造出类似于连体婴儿 的现象。连体老鼠的手术不易做，即便成功，也需几周耐心照顾和喂 养，伤口愈合后才能进行真正的实验。科曼也花了相当一段时间，才 从同事那里学来了这门手艺。要知道，对一个习惯摆弄瓶瓶罐罐的生 物化学家来说，这手艺可真不容易学。科曼准备要做的，是把一只肥 胖的b小老鼠，和一只体型正常的普通小老鼠，做成连体。 肥胖正常连体实验是为回答这样一个问题，ob和b小鼠所以肥 胖，是不是他们血液中缺少抑制肥胖的物质。如果是抑制肥胖的物质， 那么这种物质应该能抑制食欲，所以缺乏它小鼠就会拼命进食吃成胖 子。这种物质也可能能加速能量消耗，缺乏它小鼠就会整日懒洋洋躺 着养膘。无论如何，如果这个物质存在，把正常小鼠血液通到肥胖小 鼠体内，也许就可以为ob或者db小鼠减肥了？ 二、成功实验的反常结果带来天才假说 手术成功了，接下来就看小鼠们术后的表现了。接下来几个月， 科曼先生很郁闷。手术每次都做得漂亮，术后恢复情况也不错， 小鼠看起来没变化，还是没完没了的吃。可是的可是，连体的健康小 鼠看起来始终没有从手术中复原，一直病怏怏，食欲特别不好。尽管 科曼悉心照料，健康小鼠还是接二连三的在术后一两月内死去，死时 骨瘦如柴，惨不忍睹。排除了自己手术过程的一切出错可能，科曼有 点茫然不知所措。直到这年冬季某天，科曼的灵感来了。科曼不是那 种天才科学家，这次意外的发现成就了他，重要的贡献似乎也就这一 次。不过，也许天才就是这样，只是在某个特定时间获得了奇思妙想 的普通人。 看来是假说错了，小鼠血液内根本不缺什么抑制食欲，控制 肥胖的物质，否则