Question

【題目】2019年諾貝爾生理學或醫學獎由發現“細胞如何感知氧氣變化以及對氧氣供應的適應性”的三位科學家共同獲得。細胞感知氧氣變化部分過程如圖所示，回答下列問題：

注：HIF-1α：一種由蛋白質組成的轉錄調控因子；EPO：促紅細胞生成素；VEGF：血管內皮生長因子。

（1）人體通過紅細胞運輸氧氣，氧氣進出紅細胞的方式為_______________；人體細胞利用氧氣的具體場所是________________________．

（2）HIF-1α調控產生的EPO和VEGF可緩解機體缺氧癥狀，推測EPO和VEGF的具體作用機理是EPO可促使人體制造更多的__________________來運輸更多的氧氣；VEGF可促進______________的生長，為組織和細胞提供更多血液，從而帶來更多氧氣。

（3）HIF-1α被識別降解所需的條件有____________（填序號）。

①O2 ②雙加氧酶 ③VHL泛素 ④蛋白酶

（4）研究發現在腫瘤組織中，利用氧氣濃度調節機制可刺激血管形成并重塑新陳代謝，從而使癌細胞有效增殖，試根據上圖分析癌細胞有效增殖的機理：腫瘤細胞生長需要消耗更多的能量，但是細胞供給的能量是有限的，因此就會造成____________________________的情況出現。機體處于缺氧的狀態時，HIF-1α會與________________相結合，促進相關細胞大量合成___________________，促進新毛細血管的生長和新陳代謝，從而促使癌細胞有效增殖。

Answer 1

【答案】自由擴散 線粒體內膜 紅細胞 新毛細血管 ①②③④ 缺氧 特定的DNA片段 EPO和VEGF

【解析】

根據題圖中信息可知，當細胞處于正常氧條件時，在雙加氧酶的作用下，生成羥基化的HIF-1α與VHL結合，最終被蛋白酶體降解；在缺氧的情況下，HIF-1α羥基化不能發生，促使HIF-1α與特定的DNA片段相結合，促進相關細胞大量合成EPO和VEGF促進新毛細血管的生長和和紅細胞的生成。

（1）氧氣是氣體，進出紅細胞的方式是自由擴散；氧氣參與有氧呼吸第三階段，反應場所在線粒體內膜進行。

（2）據圖分析，當人體處于缺氧狀態時，促使HIF-1與特定的DNA片段結合，導致促紅細胞生成素（EPO）和血管內皮生長因子（VEGF）的含量升高，刺激骨髓生成新的紅細胞，并制造新血管，使血液中紅細胞的數量增加，能夠運輸更多的氧氣，使機體含氧量升高，從而緩解機體缺氧狀態。

（3）根據圖中HIF-1α的轉化過程，HIF-1α被識別降解所需要的條件有正常氧、雙加氧酶VHL泛素、蛋白酶等。

（4）細胞呼吸是細胞中供能的代謝方式，當腫瘤細胞因生長而消耗能量使機體處于缺氧的狀態時，由圖中信息可以看出，HIF-1α會與特定的DNA片段相結合，促進相關細胞大量合成EPO和VEGF促進新毛細血管的生長和新陳代謝，從而促使癌細胞有效增殖。