Question

【題目】科普閱讀

2019年諾貝爾生理學(xué)成醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予 Kaelin、 Ratcliffe、 Semenza，以表彰他們革命性地發(fā)現(xiàn)讓人們理解了細(xì)胞在分子水平上感受氧氣的基本原理。主要是通過對(duì)低氧誘導(dǎo)因子HF水平調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)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(diào)節(jié)機(jī)制如圖

當(dāng)氧氣水平較低時(shí)（缺氧），HF-10就能被保護(hù)免于被降解，在細(xì)胞核中與HIF-1B（別名：ARNT）結(jié)合，開啟EPO、vEGF、GUT等基因的表達(dá)（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(tuán)添加到HF-1a上來調(diào)節(jié)降解過程（3）VHL蛋白能夠識(shí)別井形成一個(gè)攜帶HIF-1a的復(fù)合體，從而以一種氧氣依賴性的方式來對(duì)其進(jìn)行降解（4）長(zhǎng)期處在低氯環(huán)境中時(shí)，腎臟合成激素一促紅細(xì)胞生成素（EPO），刺激骨能制造更多的紅細(xì)胞。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vEGF）在低氧環(huán)境下，在體內(nèi)誘導(dǎo)血管新生。葡萄糖通過位于血腦屏障上的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體GUUT-1轉(zhuǎn)運(yùn)入腦。

二十世紀(jì)中葉，研究人員發(fā)現(xiàn)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(xué)家們通過基因的定位和測(cè)序，最終確定了與這一疾病相關(guān)的基因，并命名為VHL基因。VHL基因突變所導(dǎo)致的遺傳性腫瘤病稱為VHL病。

腫瘤是細(xì)胞不斷增殖的結(jié)果，腫瘤區(qū)域正是一個(gè)低氧區(qū)，這個(gè)區(qū)域會(huì)出現(xiàn)大量的VEGF和GUT1等物質(zhì)，腫瘤惡性化的一個(gè)重要標(biāo)志就是生血管，這是與癌細(xì)胞對(duì)低氧的感知與響應(yīng)的結(jié)果。

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

（2）EPO被應(yīng)用于臨床，醫(yī)治與貧血相關(guān)的多種疾病。在上個(gè)世紀(jì)末，EPO有了個(gè)不那么光彩的應(yīng)用方向一興奮劑。通過注射EPO，運(yùn)動(dòng)員的身體就會(huì)合成更多紅細(xì)胞，提高供氧能力，從而提高肌肉的輸出功率，EPO參與的調(diào)節(jié)屬于______________ 調(diào)節(jié)。

（3）適應(yīng)高原生活的人，體內(nèi)EPO和GLUT1等物質(zhì)增多，保證大腦對(duì)_____________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(dǎo)致腫瘤發(fā)生

（5）本研究的意義之一未來科學(xué)家可以研制藥物降低癌細(xì)胞內(nèi)__________ 的含量抑制腫瘤增殖達(dá)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(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，在細(xì)胞核中與ARNT結(jié)合，開啟EPO、vEGF、GUT等基因的表達(dá)， HF-1a

【解析】

根據(jù)題意和識(shí)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(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，促進(jìn)EPO基因的表達(dá)，而使促紅細(xì)胞生成素（EPO） 增加，使得細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境。

基因能控制蛋白質(zhì)的合成，DNA指導(dǎo)mRNA的合成稱為轉(zhuǎn)錄，以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)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(jù)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(xì)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(xì)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(diào)節(jié)骨髓生產(chǎn)紅細(xì)胞的能力，該調(diào)節(jié)過程屬于體液（激素）調(diào)節(jié)。

（3）長(zhǎng)期處在低氧環(huán)境中時(shí)，腎臟合成激素一促紅細(xì)胞生成素（EPO），刺激骨能制造更多的紅細(xì)胞，以適應(yīng)缺氧環(huán)境（高原環(huán)境），同時(shí)，位于血腦屏障上的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體GUUT-1增多，將更多的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入腦，這樣就保證了大腦在缺氧條件下對(duì)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(shí)別并形成一個(gè)攜帶HF-1a的復(fù)合體，最終導(dǎo)致降解HF-1a無法被降解，較多的HF-1a進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，在細(xì)胞核中與ARNT結(jié)合，開啟EPO、vEGF、GUT等基因的表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生

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