【简答题】AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)是人体代谢的总开关，通过磷酸化下游多种蛋白质来调控细胞代谢。二甲双胍(Met)是目前应用最广泛的降糖药物，近年来，还陆续发现各种潜在功效。研究表明Met主要通过激活AMPK通路发挥作用。我国科学家针对Met的作用靶点进行了相关研究。
（1）AMP（腺苷一磷酸）可由ATP水解失去______个磷酸基团获得，当细胞缺少能量供应时，AMP/ATP比值升高，磷酸化激活AMPK(P-AMPK)，维持机体能量平衡。以往认为Met通过抑制位于__________的有氧呼吸第三阶段而发挥作用。研究者将5 μmol/L的Met注入体外培养的小鼠干细胞，检测结果如图1。


实验数据显示_______________，故Met并非通过提高AMP/ATP的比值激活AMPK。
（2）研究发现，加入Met后，胞内溶酶体膜质子泵活性降低。为探究Met的靶蛋白是否定位于溶酶体膜，研究者设计了“MET-P”探针寻找特定的靶蛋白，其机理如图2。


①利用“MET-P”探针钓取靶蛋白的原理为_____________________。
②经纯化、分析，确定PEN2为Met的靶蛋白。二者结合后，与溶酶体质子泵的ATP6AP1亚基结合形成复合体，导致质子泵__________改变，最终使溶酶体上的AMPK被磷酸化激活。请利用基因工程的方法验证Met通过靶蛋白PEN2，最终激活AMPK。写出实验组的设计思路及预期结果：______________________。
（3）除溶酶体外，细胞质基质、线粒体内也有AMPK，分别在中等和重度能量不足时被激活。一些药物能全面激活细胞内AMPK，使AMPK磷酸化水平整体升高，造成不良反应。结合本文信息，请表述Met在治疗代谢性疾病中的优势：_________________________。

【答案】：（1）2  线粒体内膜  注入Met后，AMPK被磷酸化激活，但AMP/ATP比值随时间几乎不变
（2）①通过生物素与亲和素结合，将能与MET-P结合的蛋白质间接地固定在特定介质上
②空间结构（和功能）
设计思路：利用基因工程敲低或敲除PEN2基因，加入Met，检测溶酶体上AMPK的磷酸化情况。
预期结果：实验组加入Met后，溶酶体上AMPK磷酸化水平很低（不发生磷酸化）
（3）Met只激活溶酶体上的AMPK，避免全面激活引起机体的不良反应

【解析】：【分析】
本题通过考查ATP的化学组成和特点，进一步通过相关材料考查学生分析问题和解决问题的能力，实验设计使一定要找准变量，科学合理的控制变量，才能达成实验目的。
【解答】
（1）AMP为腺苷一磷酸，分子中含一个磷酸基团，ATP为腺苷三磷酸，分子中含三个磷酸基团，即ATP脱去两个磷酸基团得到AMP；有氧呼吸第三阶段的场所是线粒体内膜；分析图1结果，左图显示，将5μmol/L的Met注入体外培养的小鼠干细胞后，随时间延长，P-AMPK增加，即AMPK被磷酸化激活，右图显示而AMP/ATP比值随时间变化不明显，可推知Met并非通过提高AMP/ATP的比值激活AMPK。
（2）①由图2可知，“MET-P”探针与生物素结合后，与溶酶体共培养，溶酶体膜上的特异性膜蛋白与MET-P结合，生物素与亲和素特定位点结合，就会将能与MET-P结合的蛋白质间接地固定在特定介质上。
②PEN2与Met的结合后，与溶酶体质子泵的ATP6AP1亚基结合形成复合体，会导致质子泵空间结构（和功能）的改变；用基因工程的方法验证Met通过靶蛋白PEN2，最终激活AMPK，本实验的变量是靶蛋白PEN2，可以通过基因工程敲低或敲除PEN2基因，使靶蛋白PEN2不能合成，实现对变量的控制，故实验思路为：利用基因工程敲低或敲除PEN2基因，加入Met,检测溶酶体上AMPK的磷酸化情况。预期结果：实验组加入Met后，溶酶体上AMPK磷酸化水平很低（不发生磷酸化）。
（3）与一些药物能全面激活细胞内AMPK，使AMPK磷酸化水平整体升高，造成不良反应相比，Met在治疗代谢性疾病中的优势是Met只激活溶酶体上的AMPK，避免全面激活引起机体的不良反应。