Question

【題目】2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)由發(fā)現(xiàn)“細(xì)胞如何感知氧氣變化以及對(duì)氧氣供應(yīng)的適應(yīng)性”的三位科學(xué)家共同獲得。細(xì)胞感知氧氣變化部分過(guò)程如圖所示，回答下列問(wèn)題：

注：HIF-1α：一種由蛋白質(zhì)組成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子；EPO：促紅細(xì)胞生成素；VEGF：血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子。

（1）人體通過(guò)紅細(xì)胞運(yùn)輸氧氣，氧氣進(jìn)出紅細(xì)胞的方式為_______________；人體細(xì)胞利用氧氣的具體場(chǎng)所是________________________．

（2）HIF-1α調(diào)控產(chǎn)生的EPO和VEGF可緩解機(jī)體缺氧癥狀，推測(cè)EPO和VEGF的具體作用機(jī)理是EPO可促使人體制造更多的__________________來(lái)運(yùn)輸更多的氧氣；VEGF可促進(jìn)______________的生長(zhǎng)，為組織和細(xì)胞提供更多血液，從而帶來(lái)更多氧氣。

（3）HIF-1α被識(shí)別降解所需的條件有____________（填序號(hào)）。

①O2 ②雙加氧酶 ③VHL泛素 ④蛋白酶

（4）研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織中，利用氧氣濃度調(diào)節(jié)機(jī)制可刺激血管形成并重塑新陳代謝，從而使癌細(xì)胞有效增殖，試根據(jù)上圖分析癌細(xì)胞有效增殖的機(jī)理：腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)需要消耗更多的能量，但是細(xì)胞供給的能量是有限的，因此就會(huì)造成____________________________的情況出現(xiàn)。機(jī)體處于缺氧的狀態(tài)時(shí)，HIF-1α會(huì)與________________相結(jié)合，促進(jìn)相關(guān)細(xì)胞大量合成___________________，促進(jìn)新毛細(xì)血管的生長(zhǎng)和新陳代謝，從而促使癌細(xì)胞有效增殖。

Answer 1

【答案】自由擴(kuò)散 線粒體內(nèi)膜 紅細(xì)胞 新毛細(xì)血管 ①②③④ 缺氧 特定的DNA片段 EPO和VEGF

【解析】

根據(jù)題圖中信息可知，當(dāng)細(xì)胞處于正常氧條件時(shí)，在雙加氧酶的作用下，生成羥基化的HIF-1α與VHL結(jié)合，最終被蛋白酶體降解；在缺氧的情況下，HIF-1α羥基化不能發(fā)生，促使HIF-1α與特定的DNA片段相結(jié)合，促進(jìn)相關(guān)細(xì)胞大量合成EPO和VEGF促進(jìn)新毛細(xì)血管的生長(zhǎng)和和紅細(xì)胞的生成。

（1）氧氣是氣體，進(jìn)出紅細(xì)胞的方式是自由擴(kuò)散；氧氣參與有氧呼吸第三階段，反應(yīng)場(chǎng)所在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行。

（2）據(jù)圖分析，當(dāng)人體處于缺氧狀態(tài)時(shí)，促使HIF-1與特定的DNA片段結(jié)合，導(dǎo)致促紅細(xì)胞生成素（EPO）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）的含量升高，刺激骨髓生成新的紅細(xì)胞，并制造新血管，使血液中紅細(xì)胞的數(shù)量增加，能夠運(yùn)輸更多的氧氣，使機(jī)體含氧量升高，從而緩解機(jī)體缺氧狀態(tài)。

（3）根據(jù)圖中HIF-1α的轉(zhuǎn)化過(guò)程，HIF-1α被識(shí)別降解所需要的條件有正常氧、雙加氧酶VHL泛素、蛋白酶等。

（4）細(xì)胞呼吸是細(xì)胞中供能的代謝方式，當(dāng)腫瘤細(xì)胞因生長(zhǎng)而消耗能量使機(jī)體處于缺氧的狀態(tài)時(shí)，由圖中信息可以看出，HIF-1α會(huì)與特定的DNA片段相結(jié)合，促進(jìn)相關(guān)細(xì)胞大量合成EPO和VEGF促進(jìn)新毛細(xì)血管的生長(zhǎng)和新陳代謝，從而促使癌細(xì)胞有效增殖。