Question

【題目】2019年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎頒給了三位科學(xué)家以表彰他們在揭示細胞感知和適應(yīng)氧氣供應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(dǎo)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(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(dǎo)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。