2019年诺贝尔生理学或医学奖授予威廉·凯林等三位科学家，以表彰他们在“发现细胞如何感知和...

2019年诺贝尔生理学或医学奖授予威廉·凯林等三位科学家，以表彰他们在“发现细胞如何感知和适应氧气供应”方面所作出的贡献。他们研究发现，细胞正常供氧时，在脯氨酸羟化酶催化的脯氨酸羟化条件下，细胞内的低氧诱导因子(HIF)会被蛋白酶水解，而缺氧时，脯氨酸羟化酶就无法发挥作用，导致HIF的水解失效，HIF能促进缺氧相关基因的表达，从而使细胞适应缺氧环境。下列叙述正确的是（　　 ）

A.能抑制脯氨酸羟化酶活性的药物可能适用于治疗与缺氧相关的疾病

B.与正常供氧相比，缺氧时细胞内的HIF含量会明显减少

C.细胞内合成HIF的细胞器能够通过“出芽”形成囊泡

D.脯氨酸羟化酶通过为脯氨酸羟化提供能量来催化反应进行

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2019年诺贝尔生理学或医学奖颁给了威廉·凯林等三位科学家，以表彰他们在理解细胞感知和适应氧气变化机制中的贡献。据研究发现，随着肿瘤增长超过了其血管供应，它的内部会缺氧，缺氧能够诱导肿瘤细胞产生一种特异性的转录因子（即能激活特定基因表达的蛋白质—HIF-1），进而促进血管生成，科学家为了探究HIF-1的作用，进行了相关实验，结果如下表，分析并回答问题：

（1）由于肿瘤细胞具有____________特点，对营养物质和氧气的需求量较大。在实验过程中可以将HIF-1作为抗原，通过抗原—抗体杂交技术检测____________，保证实验鼠注入的胚胎干细胞HIF-1基因被成功敲除。

（2）上表结果表明HIF-1可以____________。

（3）为进一步研究HF-1作用机理，检测两组鼠血液中血管内皮生长因子（VECF）含量，结果如下表格。

注：VECF是促进血管生成的生长因子

表格中A____________（实验/对照）鼠：B____________（实验/对照）鼠，缺氧情况下，HIF-1可以通过____________，从而增加对肿瘤细胞的快速氧供应，进一步促进肿瘤的生长，随肿瘤质量增加，对氧气又有更高的要求，该调节方式称为____________。

（4）科学家还从原发性肿瘤中分离出了血管生成抑制素和内皮抑制素，通过实验证明这两种激素都可以抑制血管生成，在肿瘤治疗过程中，当切除原发性肿瘤后往往会导致继发性肿瘤更迅速生长，根据上述资料，分析“继发性肿瘤更迅速生长”的原因可能是机体内血管生成抑制素和内皮抑制素含量____________，而VECF含量____________，进而促进癌组织生长。

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2019年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家以表彰他们在揭示细胞感知和适应氧气供应机制方面所 做的贡献。在低氧条件下，细胞内的缺氧诱导因子()会促进缺氧相关基因的表达，使细胞适应低氧环境；在正常氧浓度条件下，会被蛋白酶降解。下列叙述错误的是（　　 ）

A.HIF的合成场所是核糖体，用双缩脲试剂检测可呈紫色

B.氧气充足条件下，葡萄糖进入线粒体被分解为丙酮酸

C.低氧环境下，葡萄糖在人体细胞的细胞质基质中可以被分解为乳酸

D.人体持续进行剧烈运动时细胞产生的增多，以调节细胞更好地适应低氧环境

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阅读下列短文，回答相关问题。

细胞感知氧气的分子机制

2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了威廉·凯林、彼得·拉特克利夫以及格雷格·塞门扎三位科学家，他们的贡献在于阐明了人类和大多数动物细胞在分子水平上感知、适应不同氧气环境的基本原理，揭示了其中重要的信号机制。

人体缺氧时，会有超过300种基因被激活，或者加快红细胞生成、或者促进血管增生，从而加快氧气输送——这就是细胞的缺氧保护机制。科学家在研究地中海贫血症的过程中发现了“缺氧诱导因子”（HIF）。HIF由两种不同的DNA结合蛋白（HIF-la和ARNT）组成，其中对氧气敏感的是HIF-la，而ARNT稳定表达且不受氧调节，即HIF-la是机体感受氧气含量变化的关键。

当细胞处于正常氧条件时，在脯氨酰羟化酶的参与下，氧原子与HIF-la脯氨酸中的氢原子结合形成羟基。羟基化的HIF-la能与VHL蛋白结合，致使HIF-la被蛋白酶体降解。在缺氧的情况下，HIF-la羟基化不能发生，导致HIF-la无法被VHL蛋白识别，从而不被降解而在细胞内积聚，并进入细胞核与ARNT形成转录因子，激活缺氧调控基因。这一基因能进一步激活300多种基因的表达，促进氧气的供给与传输。

HIF控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应，三位科学家一步步揭示了生物氧气感知通路。这不仅在基础科学上有其价值，还有望为某些疾病的治疗带来创新性的疗法。比如干扰HIF-la的降解能促进红细胞的生成治疗贫血，同时还可能促进新血管生成，治疗循环不良等。

请回答问题：

（1）下列人体细胞生命活动中，受氧气含量直接影响的是___。

A．细胞吸水　　 B．细胞分裂　　 C．葡萄糖分解成丙酮酸　　 D．兴奋的传导

（2） HIF的基本组成单位是____人体剧烈运动时，骨骼肌细胞中HIF的含量_______，这是因为____。

（3）细胞感知氧气的机制如下图所示。

①图中A、C分别代表___________、______________。

②VHL基因突变的患者常伴有多发性肿瘤，并发现肿瘤内有异常增生的血管。由此推测，多发性肿瘤患者体内HIF-Ia的含量比正常人__________。

③抑制VHL基因突变的患者的肿瘤生长，可以采取的治疗思路有___________。

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2019年诺贝尔生理医学奖颁给了三位科学家以表彰他们在揭示细胞感知和适应氧气供应机制所做出的贡献。研究发现正常氧气条件下，细胞内的低氧诱导因子（HIF）会被蛋白酶体降解，在低氧环境下，HIF能促进缺氧相关基因的表达从而使细胞适应低氧环境。以下说法不正确的是（　　 ）

A.在低氧环境下，细胞中HIF的含量会上升

B.HIF-1α的基本组成单位是氨基酸

C.在常氧、VHL、脯氨酰烃化酶、蛋白酶体存在时HIF被降解

D.长期生活在青藏高原的人HIF-1α基因数量多

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2019年诺贝尔生理医学奖颁给了三位科学家以表彰他们在揭示细胞感知和适应氧气供应机制所做的贡献。研究发现正常氧气条件下，细胞内的低氧诱导因子（HIF）会被蛋白酶体降解，低氧环境下，HIF能促进缺氧相关基因的表达从而使细胞适应低氧环境。该研究有望为诸多疾病的治疗提供希望。请图分析回答：

（1）组成HIF的基本单位是____。低氧环境下HIF的含量_____。

（2）氧气参与了细胞有氧呼吸的第___阶段，其场所在_________。

（3）据图分析HIF被降解需要________________________（条件）。

（4）未来科学家可以研制药物降低癌细胞内___的含量，通过缺氧环境抑制肿瘤增殖达到治疗的目的。

（5）我国青藏高原地区的生物能较好适应低氧环境，科学家在研究某高原动物适应机制时发现与其线粒体中的COX基因有关，这属于____水平的研究。

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2019年诺贝尔生理学或医学奖颁给了三位科学家以表彰他们在揭示细胞感知和适应氧气供应机制所做的贡献。当氧气缺乏时，肾脏分泌EPO（促红细胞生成素）刺激骨髓生成新的红细胞，这几位科学家正是要找出这种反应背后的基因表达机制。他们发现细胞内的HIF-1ɑ（低氧诱导因子）可以控制EPO的表达水平，并且会随着氧浓度的改变发生相应的改变（如图示），调节人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应。下列分析错误的是（　　 ）

A.低氧环境下，HIF-1ɑ能促进相关基因的表达从而使细胞适应低氧环境

B.正常氧气条件下，人和大多数动物细胞的HIF-1ɑ含量相对较少

C.静脉注射适量的EPO可以使肌肉更有劲、工作时间更长

D.只有在缺氧环境下，人体内的HIF-1ɑ才会调控EPO的合成

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2019年诺贝尔生理医学奖颁给了三位科学家以表彰他们在揭示细胞感知和适应氧气供应机制所做的贡献。右图表示正常氧气条件下，细胞内的低氧诱导因子（HIF-1α）会被蛋白酶体降解。低氧环境下，HIF-1α转移到细胞核中，能促进缺氧相关基因的表达从而使细胞适应低氧环境。如图表示其调节过程。请回答下列问题：

（1）HIF-1α被降解需要的条件有____________，细胞内合成HIF-1α的场所是____________。

（2）人体细胞内消耗氧气的场所是____________。低氧环境下HIF-1α的含量____________，其通过______________进入细胞核与ARNT基因结合发挥作用。

（3）缺氧时，肾脏分泌的红细胞生成素（EPO）增加，EPO是一种糖蛋白类激素，与EPO合成和加工分泌有关的细胞器有____________。推测HIF-1α能____________（促进、抑制）EPO基因的表达。

（4）当氧气水平较低时，肿瘤细胞会开启特定基因发送信号，诱导新生血管生成，为其提供新鲜氧气和所需营养物质。请从打破癌细胞的缺氧保护机制的角度提出治疗癌症的新思路：____________。

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2019年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家，以表彰他们发现了细胞如何感知和适应氧气变化的机制。研究发现，细胞内存在一种缺氧诱导因子（HIF–1，包括α，β两个亚单位），正常氧气条件下，HIF-1α会被蛋白酶体降解，低氧环境下，HIF–1α能促进缺氧相关基因的表达从而使细胞适应低氧环境，具体过程如图所示。下列说法错误的是（　　 ）

注：HRE是缺氧调节基因中的特定DNA片段；

EPO为促红细胞生成素，能促进血液中红细胞的生成。

A.氧气不足时HIF–1α可诱导红细胞生成以适应低氧

B.增大细胞内的氧气浓度会导致HIF-1α的含量升高

C.用药物降低HIF–1α的含量可能会抑制肿瘤细胞增殖

D.细胞摄取的氧气可在线粒体内膜上与[H]结合形成水

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2019年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家以表彰他们在分子机理上发现细胞如何适应氧气供给变化。研究发现肾皮质间质细胞能持续合成低氧诱导因子（HIF），氧气供应正常时HIF被降解，氧气供应不足时HIF在细胞内积累，促进促红细胞生成素的生成，相关机理如图所示。请回答：

（1）有氧呼吸时氧气在肾皮质间质细胞中的_______（结构）中被利用，作用是________。

（2）图中催化过程⑤的酶是___________，过程⑥除了图示物质和结构外还需要的条件是________。

（3）平原地区的人进入高原地区后，会加快________（填序号）过程，其意义是________。

（4）兴奋剂rHuEPU（重组人促红细胞生成素）与人体内源促红细胞生成素极为相似。rHuEPO皮下注射后1~3天可被机体清除，其作用的效果可维持4周。世界反兴奋剂中心（WADA）通常通过检测_________含量来判断是否使用该兴奋剂。

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