Question

【題目】科普閱讀

2019年諾貝爾生理學成醫(yī)學獎授予 Kaelin、 Ratcliffe、 Semenza，以表彰他們革命性地發(fā)現讓人們理解了細胞在分子水平上感受氧氣的基本原理。主要是通過對低氧誘導因子HF水平調節(jié)機制進行深入研究。HIF-1這種蛋白由HF-1a與HF-1p（別名：ARNT）組合而成，具體的調節(jié)機制如圖

當氧氣水平較低時（缺氧），HF-10就能被保護免于被降解，在細胞核中與HIF-1B（別名：ARNT）結合，開啟EPO、vEGF、GUT等基因的表達（1）：在正常氧氣水平下HF1能技蛋白體快速降解（2）：氧氣能通過將基基團添加到HF-1a上來調節(jié)降解過程（3）VHL蛋白能夠識別井形成一個攜帶HIF-1a的復合體，從而以一種氧氣依賴性的方式來對其進行降解（4）長期處在低氯環(huán)境中時，腎臟合成激素一促紅細胞生成素（EPO），刺激骨能制造更多的紅細胞。血管內皮生長因子（vEGF）在低氧環(huán)境下，在體內誘導血管新生。葡萄糖通過位于血腦屏障上的毛細血管內皮細胞膜上的葡萄糖轉運體GUUT-1轉運入腦。

二十世紀中葉，研究人員發(fā)現一類遺傳性腫病人有著共同的特征：VEGF和EPO等素水平極高，如間始終受到了低氧刺激一樣，在這些激素的作用下，他們大都患有不阿部位的血管瘤，或是腎癌�？茖W家們通過基因的定位和測序，最終確定了與這一疾病相關的基因，并命名為VHL基因。VHL基因突變所導致的遺傳性腫瘤病稱為VHL病。

腫瘤是細胞不斷增殖的結果，腫瘤區(qū)域正是一個低氧區(qū)，這個區(qū)域會出現大量的VEGF和GUT1等物質，腫瘤惡性化的一個重要標志就是生血管，這是與癌細胞對低氧的感知與響應的結果。

（1）據圖分析HF-1a被降解需要______________________________________ （條件）

（2）EPO被應用于臨床，醫(yī)治與貧血相關的多種疾病。在上個世紀末，EPO有了個不那么光彩的應用方向一興奮劑。通過注射EPO，運動員的身體就會合成更多紅細胞，提高供氧能力，從而提高肌肉的輸出功率，EPO參與的調節(jié)屬于______________ 調節(jié)。

（3）適應高原生活的人，體內EPO和GLUT1等物質增多，保證大腦對_____________的需求。

（4）VHL病是由于VHL基因突變，合成的異常VHL蛋白，HF1a無法被降解，______________________，導致腫瘤發(fā)生

（5）本研究的意義之一未來科學家可以研制藥物降低癌細胞內__________ 的含量抑制腫瘤增殖達到治療的目的。

Answer 1

【答案】常氧、脯氨酸羥化酶、VHL和蛋白酶體 體液（激素） 能量（營養(yǎng)和氧氣） 較多的HF-1a進入細胞核內，在細胞核中與ARNT結合，開啟EPO、vEGF、GUT等基因的表達， HF-1a

【解析】

根據題意和識圖分析可知，在正常氧條件下，HF-1 a在脯氨酸羥化酶、蛋白酶體和VHL的作用下被降解；而在缺氧條件下，HF-1a通過核孔進入細胞核內，促進EPO基因的表達，而使促紅細胞生成素（EPO） 增加，使得細胞適應低氧環(huán)境。

基因能控制蛋白質的合成，DNA指導mRNA的合成稱為轉錄，以mRNA為模板合成蛋白質稱為翻譯。

（1）由分析可知， HF-1a在正常的氧氣條件下，在脯氨酸羥化酶、VHL和蛋白酶體的參與下被降解，據此可知HF-1a被降解需要需要的條件有正常氧、脯氨酸羥化酶、VHL和蛋白酶體。

（2）題意顯示EPO是腎臟合成的激素，即促紅細胞生成素，EPO隨體液傳送作用于骨髓，刺激骨髓合成更多紅細胞，提高供氧能力，從而提高肌肉的輸出功率，由此可見EPO給骨髓傳遞了調節(jié)骨髓生產紅細胞的能力，該調節(jié)過程屬于體液（激素）調節(jié)。

（3）長期處在低氧環(huán)境中時，腎臟合成激素一促紅細胞生成素（EPO），刺激骨能制造更多的紅細胞，以適應缺氧環(huán)境（高原環(huán)境），同時，位于血腦屏障上的毛細血管內皮細胞膜上的葡萄糖轉運體GUUT-1增多，將更多的葡萄糖轉運入腦，這樣就保證了大腦在缺氧條件下對能量的需求。

（4）VHL病是由于VHL基因突變，合成的異常VHL蛋白，異常VHL蛋白無法識別并形成一個攜帶HF-1a的復合體，最終導致降解HF-1a無法被降解，較多的HF-1a進入細胞核內，在細胞核中與ARNT結合，開啟EPO、vEGF、GUT等基因的表達，導致腫瘤發(fā)生

（5）本研究的意義之一未來科學家可以研制藥物降低癌細胞內HF-1a的含量，進而抑制EPO、vEGF、GUT等基因的表達，從而打破腫瘤細胞的缺氧保護，抑制腫瘤增殖達到治療的目的。