Question

【題目】2019年10月7日，2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)公布，獲得者是來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院的威廉·凱林、牛津大學(xué)的彼得·拉特克利夫以及美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的格雷格·塞門扎。他們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)氧氣缺乏時(shí)，腎臟分泌促紅細(xì)胞生成素（EPO）刺激骨髓生成新的紅細(xì)胞，這一過程與一種蛋白質(zhì)——缺氧誘導(dǎo)因子（HIF-1）有關(guān)�？茖W(xué)家們?yōu)榱颂骄?/span>HIF-1的作用，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表，分析并回答問題：

（1）上表實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的結(jié)論：HIF-1可以___________________。

（2）由于腫瘤細(xì)胞具有____________特點(diǎn)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的需求量較大。隨著腫瘤增長(zhǎng)超過了其血管供應(yīng)，它的內(nèi)部會(huì)缺氧，缺氧能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生____________進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞周圍血管紅細(xì)胞的生成。

（3）利用昆明高海拔缺氧條件，我國(guó)中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員和足球運(yùn)動(dòng)員在比賽前，常常到這里的基地訓(xùn)練一段時(shí)間，有利于提高比賽成績(jī)。結(jié)合上述材料和呼吸作用原理分析，原因是___________________。

Answer 1

【答案】促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng) 無(wú)限增殖 缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1) 高海拔缺氧條件能促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生更多的促紅細(xì)胞生成素（EPO），使運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)產(chǎn)生更多的紅細(xì)胞，提高血液的運(yùn)輸氧氣的能力，促進(jìn)有氧呼吸，提供更多能量。

【解析】

紅細(xì)胞的功能主要是運(yùn)輸氧氣，當(dāng)紅細(xì)胞數(shù)量不足，機(jī)體的運(yùn)氧能力下降，可使細(xì)胞進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸。由于無(wú)氧呼吸產(chǎn)生能量少，故使機(jī)體的能量供應(yīng)減少，影響人體的正常生命活動(dòng)。由題意可知，當(dāng)人體處于缺氧狀態(tài)時(shí)，促紅細(xì)胞生成素（EPO）就會(huì)增加，刺激骨髓生成新的紅細(xì)胞，并制造新的血管，而紅細(xì)胞能夠運(yùn)輸氧氣，據(jù)此推測(cè)，缺氧誘導(dǎo)因子（HIF-1）能夠促進(jìn)EPO基因的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)紅細(xì)胞的生成。

（1）實(shí)驗(yàn)鼠中缺少HIF-1基因，即不存在缺氧誘導(dǎo)因子（HIF-1），而對(duì)照鼠存在HIF-1基因，即存在缺氧誘導(dǎo)因子（HIF-1），比較表格中實(shí)驗(yàn)鼠和對(duì)照鼠的腫瘤質(zhì)量可知，HIF-1可以促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。

（2）腫瘤細(xì)胞具有無(wú)限增殖的特點(diǎn)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的需求量較大。隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)，細(xì)胞表面積與體積的比值減小，物質(zhì)運(yùn)輸效率降低，腫瘤內(nèi)部會(huì)缺少氧氣。根據(jù)題意“當(dāng)氧氣缺乏時(shí)，腎臟分泌促紅細(xì)胞生成素（EPO）刺激骨髓生成新的紅細(xì)胞，這一過程與一種蛋白質(zhì)——缺氧誘導(dǎo)因子（HIF-1）有關(guān)”。所以缺氧能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1)進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞周圍血管紅細(xì)胞的生成。

（3）由于高海拔缺氧條件能促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生更多的促紅細(xì)胞生成素（EPO），使運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)產(chǎn)生更多的紅細(xì)胞，提高血液的運(yùn)輸氧氣的能力，促進(jìn)有氧呼吸，提供更多能量，所以中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員和足球運(yùn)動(dòng)員在比賽前，到昆明高海拔缺氧條件的基地訓(xùn)練一段時(shí)間，有利于提高比賽成績(jī)。