Question

【題目】2019年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的獲得者揭示了細胞是如何感知和適應氧氣變化。下圖一是人體對于環(huán)境中氧氣的變化而調(diào)節(jié)紅細胞數(shù)量的示意圖（“+”表示促進，“-”表示抑制作用，EPO為促紅細胞生成素）。研究表明，在腎臟細胞內(nèi)存在一些分子（氧感受器）在缺氧條件下被激活，導致促紅細胞生成素基因表達。圖二是10名登山隊員（24~38歲）在中尼邊境攀登過程中平均紅細胞計數(shù)和血紅蛋白水平與平均夜營高度的關(guān)系；請回答下列問題：

圖一 圖二

（1）缺氧導致紅細胞數(shù)量增加的調(diào)節(jié)方式屬于___________調(diào)節(jié)，紅細胞數(shù)量的增加，導致血液中O2分壓增加，腎臟分泌促紅細胞生成素減少，這種調(diào)節(jié)機制是_____________，保證了體內(nèi)紅細胞數(shù)量的保持相對穩(wěn)定。

（2）從圖一可以看出，尿毒癥患者（腎功能發(fā)生障礙，無法排除含氮類代謝廢物）容易發(fā)生貧血原因是____________。

（3）與雞的紅細胞相比，人成熟的紅細胞在顯微鏡下最明顯的結(jié)構(gòu)特點是_______。從圖二曲線可知，登山第37天之后，紅細胞數(shù)量不再增加，但是紅細胞中的血紅蛋白仍在增加，原因是__________。登山運動員體內(nèi)促紅細胞生成素含量最高的時間應該在紅細胞含量最多______。（填“之前”或“之后”）

（4）在登山37天之后，登山運動員仍處于高海拔地區(qū)，體內(nèi)紅細胞數(shù)量不再增加的原因是___________。

（5）我國在高海拔的昆明建有很多體育訓練基地，中長跑運動員和足球運動員在比賽前常常到這些基地訓練一段時間，原因是______________________。

Answer 1

【答案】體液 （負）反饋調(diào)節(jié) 腎功能發(fā)生障礙，會造成促紅細胞生成素的合成下降，導致紅細胞產(chǎn)生減少 沒有細胞核； 紅細胞未成熟時轉(zhuǎn)錄形成的mRNA仍繼續(xù)指導蛋白質(zhì)的合成； 之前 紅細胞數(shù)量多，攜帶的氧氣多，血液中O2分壓升高，抑制促紅細胞生成素的合成 昆明海拔高，空氣中含氧量低，能促進運動員產(chǎn)生更多的促紅細胞生成素，使體內(nèi)產(chǎn)生更多的紅細胞，提高血液的運輸氧氣的能力，保證比賽時細胞得到足夠的氧氣

【解析】

分析圖一可知：機體缺氧時，在腎臟細胞內(nèi)存在的氧感受器被激活，導致促紅細胞生成素基因表達，促紅細胞生成素促進骨髓中的干細胞增殖分化，經(jīng)過一系列變化形成紅細胞，促進血氧分壓增高，減少對氧感受器的刺激，維持體內(nèi)氧平衡。

分析圖二可知：隨著平均夜營高度的增加，登山運動員體內(nèi)的紅細胞數(shù)和血紅蛋白含量都在增加。

（1）題干中“在腎臟細胞內(nèi)存在一些分子（氧感受器）在缺氧條件下被激活，導致促紅細胞生成素基因表達”，可見缺氧導致紅細胞數(shù)量增加的調(diào)節(jié)方式屬于體液調(diào)節(jié)，紅細胞數(shù)量的增加，導致血液中O2分壓增加，腎臟分泌促紅細胞生成素減少，這種調(diào)節(jié)機制是負反饋調(diào)節(jié)，保證了體內(nèi)紅細胞數(shù)量的保持相對穩(wěn)定。

（2）從圖一可以看出，尿毒癥患者腎功能發(fā)生障礙，會造成促紅細胞生成素的合成下降，導致紅細胞產(chǎn)生減少，容易發(fā)生貧血。

（3）人屬于哺乳類，成熟的紅細胞在顯微鏡下最明顯的結(jié)構(gòu)特點是沒有細胞核。從圖二曲線可知，登山第37天之后，紅細胞數(shù)量不再增加，但是紅細胞中的血紅蛋白仍在增加，根據(jù)基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯，應是紅細胞未成熟時轉(zhuǎn)錄形成的mRNA仍繼續(xù)指導蛋白質(zhì)的合成。由于促紅細胞生成素促進紅細胞生成，所以登山運動員體內(nèi)促紅細胞生成素含量最高的時間應該在紅細胞含量最多之前。

（4）在登山37天之后，雖然登山運動員仍處于高海拔地區(qū)，但體內(nèi)紅細胞數(shù)量不再增加，是因為紅細胞數(shù)量多，攜帶的氧氣多，血液中O2分壓升高，抑制促紅細胞生成素的合成。

（5）昆明海拔高，制造了缺氧的環(huán)境，能促進運動員產(chǎn)生更多的促紅細胞生成素，使體內(nèi)產(chǎn)生更多的紅細胞，提高血液的運輸氧氣的能力，保證比賽時細胞得到足夠的氧氣，所以運動員在比賽前常常到這些基地訓練一段時間。