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)。右圖表示正常氧氣條件下，細(xì)胞內(nèi)的低氧誘導(dǎo)因子（HIF-1α）會(huì)被蛋白酶體降解。低氧環(huán)境下，HIF-1α轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，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。如圖表示其調(diào)節(jié)過程。請(qǐng)回答下列問題：

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

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

（3）缺氧時(shí)，腎臟分泌的紅細(xì)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(xì)胞器有____________。推測(cè)HIF-1α能____________（促進(jìn)、抑制）EPO基因的表達(dá)。

（4）當(dāng)氧氣水平較低時(shí)，腫瘤細(xì)胞會(huì)開啟特定基因發(fā)送信號(hào)，誘導(dǎo)新生血管生成，為其提供新鮮氧氣和所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。請(qǐng)從打破癌細(xì)胞的缺氧保護(hù)機(jī)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(jìn) 降低癌細(xì)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(shí)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(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。

（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(chǎng)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(xì)胞內(nèi)在有氧呼吸第三階段消耗氧氣，其場(chǎng)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(jìn)入細(xì)胞核與ARNT基因結(jié)合發(fā)揮作用。

（3）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，并制造新血管，而紅細(xì)胞能夠運(yùn)輸氧氣。據(jù)此推測(cè)，HIF-1α能夠促進(jìn)EPO基因的表達(dá)。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(xì)胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（初步加工）、高爾基體（進(jìn)一步加工）和線粒體（供能）。

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