Question

【題目】閱讀題：閱讀下面資料，回答問題。

資料1：高山適應(yīng)

在海拔5500米高度，一個人完成運動的能力只有他在海平面的50%，經(jīng)過兩個月的適應(yīng)后可提高到68%。在3800米左右的高度，氣壓從海平面的760毫米汞柱，下降到480毫米汞柱，空氣中氧分壓則從159毫米汞柱降到100毫米汞柱。氧分壓下降引起肺泡氣氧分壓隨之下降，輸送到血液中的氧減少，引起呼吸頻率增加，將更多的空氣吸入肺；心率和心輸出量增加以加大經(jīng)過肺和身體的動脈血流量。

當人處于高海拔時，腎臟中有專門的細胞能夠感受血液中氧氣水平的變化，缺氧導(dǎo)致腎臟中的促紅細胞生成素（EPO）轉(zhuǎn)錄表達增加，從而制造和釋放促紅細胞生成素（EPO）。EPO可以激活骨髓中的紅細胞合成。紅細胞濃度增加能夠幫助我們適應(yīng)于更低的氧氣分壓。身體逐步增加紅細胞和血紅蛋白的生成，改善血液運送氧的能力。

下圖是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。

問題：（1）請根據(jù)上述資料分析人體面對環(huán)境中低氧條件是如何進行調(diào)節(jié)的？（回答不要超過100字）________________________ 。

（2）為什么紅細胞和血紅蛋白的濃度的增加需要很長時間（1-2個月）？（不超過100字）____________________________________ 。

資料2：細胞是如何感知低氧環(huán)境的

2019年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎授予了小威廉·G·凱林、彼得·J·拉特克利夫爵士和格雷格·塞門扎。獎勵他們發(fā)現(xiàn)了細胞感知和適應(yīng)氧氣變化（oxygen availability）的機制。

彼得·J·L·拉特克利夫研究造血生長因子——促紅細胞生成素（EPO），這種物質(zhì)由腎臟的某些細胞分泌，促進紅細胞生成，是對血氧水平下降的響應(yīng)機制。

格雷格·L·塞門扎發(fā)現(xiàn)，細胞內(nèi)存在一種缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）。在缺氧的環(huán)境下，HIF-1α能夠結(jié)合ARNT,激活特定基因表達，如EPO（促紅細胞生成素）合成基因、VEGF（血管內(nèi)皮生長因子）基因，而控制HIF的開關(guān)就是氧氣濃度。

小威廉·G·凱林了解到了一種叫做希佩爾-林道綜合征（von Hippel-Lindau disease）的遺傳疾病。這種疾病的患者會在腎臟，腎上腺、胰腺以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等位置生出腫瘤。小威廉注意到，這些腫瘤都生長在血管豐富的部位，而且它們會分泌促紅細胞生成素（EPO），刺激紅細胞的產(chǎn)生。這些特點都表明，氧氣可能在它們的生長中起到了關(guān)鍵作用。后來，人們了解到，希佩爾-林道綜合征是由VHL抑癌基因突變所致。正常情況下，基因編碼VHL蛋白。 VHL蛋白通過參與缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）的標記而抑制它。在氧氣充足的情況下，細胞內(nèi)羥化酶的效率會有所增加，使HIF蛋白獲得一個羥基，而VHL能夠識別這個羥基從而與HIF（缺氧誘導(dǎo)因子）結(jié)合，讓它降解。如果氧氣不足，則 HIF 的羥基化程度降低，因此無法正常被 VHL 蛋白標記，從而啟動血管的生長。

他們揭示的細胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機制可以用下圖概括。

（3）請根據(jù)資料用概念圖解的形式表達“細胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機制” ______________。

（4）對“細胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機制”的探索，為治療貧血、癌癥等疾病提供了治療思路，請在這兩種病中任選一種加以明_________________________________________。（不超過100字）

Answer 1

【答案】人體面對低氧環(huán)境是通過神經(jīng)、體液共同調(diào)節(jié)的。通過神經(jīng)調(diào)節(jié)加快心跳和呼吸頻率以增加運氧效率，同時同過體液調(diào)節(jié)釋放促紅細胞生成素以增加紅細胞數(shù)量，增加運氧能力。 缺氧導(dǎo)致腎臟相關(guān)細胞的EPO基因的轉(zhuǎn)錄和表達，分泌EPO，激素EPO通過體液運輸?shù)桨屑毎�（骨髓造血干細胞），引起細胞�?nèi)相關(guān)基因的表達，調(diào)節(jié)細胞代謝，產(chǎn)生生理效應(yīng)需要時間。 針對貧血：通過調(diào)控HIF-1通路，促進紅細胞的生成，就有望治療貧血。針對癌癥，開發(fā)藥物抑制HIF-1α的活性，不使相關(guān)基因表達，使癌細胞缺氧。

腎癌患者的VHL基因往往會出現(xiàn)突變，導(dǎo)致人體內(nèi)產(chǎn)生過量的VEGF（血管內(nèi)皮生長因子），而這又會促進血管和紅細胞的生成�；�于這一原理，也可以針對VEGF這一靶點開始研發(fā)新藥，抑制VEGF因子的活性。

【解析】

本題打破了以往生物試題的出題思路，給出了大量的閱讀資料，需要學(xué)生從大量的文字中提取有效信息，并且以簡明扼要的話來解釋資料中出現(xiàn)的某個現(xiàn)象或疾病，對學(xué)生的要求較高。

（1）人體面對低氧環(huán)境是通過神經(jīng)、體液共同調(diào)節(jié)的。通過神經(jīng)調(diào)節(jié)加快心跳和呼吸頻率以增加運氧效率，同時同過體液調(diào)節(jié)釋放促紅細胞生成素以增加紅細胞數(shù)量，增加運氧能力。

（2）紅細胞和血紅蛋白的濃度的增加需要很長時間（1-2個月），因為缺氧導(dǎo)致腎臟相關(guān)細胞的EPO基因的轉(zhuǎn)錄和表達，分泌EPO，激素EPO通過體液運輸?shù)桨屑毎�（骨髓造血干細胞），引起細胞�?nèi)相關(guān)基因的表達，調(diào)節(jié)細胞代謝，產(chǎn)生生理效應(yīng)需要時間。

（3）根據(jù)資料描述 “細胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機制” 為：

（4）對“細胞感知和適應(yīng)氧氣變化的機制”的探索，為治療貧血、癌癥等疾病提供了治療思路。針對貧血：通過調(diào)控HIF-1通路，促進紅細胞的生成，就有望治療貧血。針對癌癥，開發(fā)藥物抑制HIF-1α的活性，不使相關(guān)基因表達，使癌細胞缺氧。

腎癌患者的VHL基因往往會出現(xiàn)突變，導(dǎo)致人體內(nèi)產(chǎn)生過量的VEGF（血管內(nèi)皮生長因子），而這又會促進血管和紅細胞的生成。基于這一原理，也可以針對VEGF這一靶點開始研發(fā)新藥，抑制VEGF因子的活性。