Question

【題目】2019年諾貝爾生理醫(yī)學獎頒給了三位科學家以表彰他們在揭示細胞感知和適應氧氣供應機制所做的貢獻。右圖表示正常氧氣條件下，細胞內(nèi)的低氧誘導因子（HIF-1α）會被蛋白酶體降解。低氧環(huán)境下，HIF-1α轉(zhuǎn)移到細胞核中，能促進缺氧相關(guān)基因的表達從而使細胞適應低氧環(huán)境。如圖表示其調(diào)節(jié)過程。請回答下列問題：

（1）HIF-1α被降解需要的條件有____________，細胞內(nèi)合成HIF-1α的場所是____________。

（2）人體細胞內(nèi)消耗氧氣的場所是____________。低氧環(huán)境下HIF-1α的含量____________，其通過______________進入細胞核與ARNT基因結(jié)合發(fā)揮作用。

（3）缺氧時，腎臟分泌的紅細胞生成素（EPO）增加，EPO是一種糖蛋白類激素，與EPO合成和加工分泌有關(guān)的細胞器有____________。推測HIF-1α能____________（促進、抑制）EPO基因的表達。

（4）當氧氣水平較低時，腫瘤細胞會開啟特定基因發(fā)送信號，誘導新生血管生成，為其提供新鮮氧氣和所需營養(yǎng)物質(zhì)。請從打破癌細胞的缺氧保護機制的角度提出治療癌癥的新思路：____________。

Answer 1

【答案】O2、VHL、脯氨酰羥化酶、蛋白酶體 核糖體 線粒體內(nèi)膜 上升 核孔 核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體 促進 降低癌細胞中HIF-1α的含量，或阻斷HIF-1α與ARNT的結(jié)合

【解析】

根據(jù)題意和識圖分析可知，在正常氧條件下，HIF-1α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，HIF-1α通過核孔進入細胞核內(nèi)，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。

（1）根據(jù)題圖：HIF-1能被蛋白酶降解，故其成分為蛋白質(zhì)，其合成場所是核糖體；圖中其被降解所需要的條件有正常氧、脯氨酸羥化酶、VHL和蛋白酶體。

（2）人體細胞內(nèi)在有氧呼吸第三階段消耗氧氣，其場所是線粒體內(nèi)膜。低氧環(huán)境下HIF-1α的含量上升，其通過核孔進入細胞核與ARNT基因結(jié)合發(fā)揮作用。

（3）當人體處于缺氧狀態(tài)時，促紅細胞生成素（EPO）就會增加，刺激骨髓生成新的紅細胞，并制造新血管，而紅細胞能夠運輸氧氣。據(jù)此推測，HIF-1α能夠促進EPO基因的表達。已知EPO是一種糖蛋白類激素，屬于分泌蛋白，與EPO合成和分泌有關(guān)的細胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（初步加工）、高爾基體（進一步加工）和線粒體（供能）。

（4）當氧氣水平較低，腫瘤細胞會開啟特定基因發(fā)送信號，誘導新生血管生成為其提供新鮮氧氣，同時也為癌細胞帶來生長和傳播所需的營養(yǎng)物質(zhì)，故可抑制缺氧相關(guān)基因的表達，打破癌細胞的缺氧保護，就有可能抑制癌細胞的生長，甚至殺死癌細胞，還可以通過降低癌細胞內(nèi)HIF-1α的含量，阻斷HIF-1α與ARNT的結(jié)合來完成。