Question

【題目】2019年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位科學(xué)家以表彰他們?cè)诮沂炯?xì)胞感知和適應(yīng)氧氣供應(yīng)機(jī)制所做的貢獻(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)正常氧氣條件下，細(xì)胞內(nèi)的低氧誘導(dǎo)因子（HIF）會(huì)被蛋白酶體降解，低氧環(huán)境下，HIF能促進(jìn)缺氧相關(guān)基因的表達(dá)從而使細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境。該研究有望為諸多疾病的治療提供希望。請(qǐng)圖分析回答：

（1）組成HIF的基本單位是____。低氧環(huán)境下HIF的含量_____。

（2）氧氣參與了細(xì)胞有氧呼吸的第___階段，其場(chǎng)所在_________。

（3）據(jù)圖分析HIF被降解需要________________________（條件）。

（4）未來科學(xué)家可以研制藥物降低癌細(xì)胞內(nèi)___的含量，通過缺氧環(huán)境抑制腫瘤增殖達(dá)到治療的目的。

（5）我國(guó)青藏高原地區(qū)的生物能較好適應(yīng)低氧環(huán)境，科學(xué)家在研究某高原動(dòng)物適應(yīng)機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)與其線粒體中的COX基因有關(guān)，這屬于____水平的研究。

Answer 1

【答案】氨基酸 上升 三 線粒體內(nèi)膜 O2、VHL 、脯氨酰羥化酶、蛋白酶體 低氧誘導(dǎo)因子（HIF）或HIF-1α 分子

【解析】

有氧呼吸的過程：
第一階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中。
反應(yīng)式：1C6H12O6（葡萄糖）2C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量（ 2ATP）
第二階段：在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行。
反應(yīng)式：2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O20[H]+6CO2+少量能量（ 2ATP）
第三階段：在線粒體的內(nèi)膜上，這一階段需要氧的參與，是在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行的。
反應(yīng)式：24[H]+6O212H2O+大量能量（34ATP）

（1）題意顯示HIF能被蛋白酶體降解，根據(jù)酶的專一性可知，HIF的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，故可知組成HIF的基本單位是氨基酸。低氧環(huán)境下，HIF能促進(jìn)缺氧相關(guān)基因的表達(dá)，說明此條件下HIF的含量會(huì)上升。

（2）由分析可知：氧氣參與了細(xì)胞有氧呼吸的第三階段，其場(chǎng)所在線粒體內(nèi)膜。

（3）據(jù)圖可知，在常O2、VHL 、脯氨酰羥化酶、蛋白酶體條件下HIF被降解。

（4）因?yàn)槿毖鯒l件下，細(xì)胞內(nèi)HIF的含量會(huì)上升，故此科學(xué)家通過研制藥物降低癌細(xì)胞內(nèi)低氧誘導(dǎo)因子或HIF-1α的含量，以打破癌細(xì)胞的正常代謝，通過缺氧環(huán)境條件下達(dá)到抑制腫瘤增殖的目的。

（5）我國(guó)青藏高原地區(qū)的生物能較好適應(yīng)低氧環(huán)境，科學(xué)家在研究某高原動(dòng)物適應(yīng)機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)與其線粒體中的COX基因有關(guān)，基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，故該研究屬于分子水平的研究。