2019年诺贝尔生理学或医学奖颁给了揭示人体细胞的氧气感知通路及信号机制的科学家。下图表示氧气供应正常时,细胞内低氧诱导因子(HIF一1α)会被蛋白酶降解;氧气供应不足时,HIF一lα将转移到细胞核中。该项研究不仅在基础科研上极具价值,更有望为癌症等多种疾病的治疗打开思路。请据图回答下列问题:
(1)正常条件下,氧气通过_________的方式进入细胞,细胞内合成HIF—1α的场所是_________。
(2)云南呈贡训练基地海拔20000多米,中国田径队常在此集训以提高成绩。高海拔地区氧气供应不足,运动员细胞中的HIF—1α将进入细胞核,和其他因子(ARNT)一起与EPO基因上游的调控序列结合,_________(选填“促进”或“抑制”)EPO基因的表达,EPO可刺激骨髓造血干细胞,使其___________________,从而提高氧气的运输能力。
(3)由上述信号机制可知,干扰HIF—1α的_________是治疗贫血的新思路。
(4)为了进一步探究HIF—1α的作用,研究人员进行了以下实验,请分析回答。
注射物 | 肿瘤质量(g) | ||
培养9天 | 培养21天 | ||
实验鼠 | 实验鼠HIF—lα基因缺陷型胚胎干细胞 | 0.7 | 0.8 |
对照鼠 | 野生型胚胎干细胞 | 1.7 | 5.2 |
肿瘤细胞的____________将导致肿瘤附近局部供氧不足,请从打破癌细胞缺氧保护机制的角度提出治疗癌症的新思路:______________________。
高二生物综合题困难题
2019年诺贝尔生理学或医学奖颁给了揭示人体细胞的氧气感知通路及信号机制的科学家。下图表示氧气供应正常时,细胞内低氧诱导因子(HIF一1α)会被蛋白酶降解;氧气供应不足时,HIF一lα将转移到细胞核中。该项研究不仅在基础科研上极具价值,更有望为癌症等多种疾病的治疗打开思路。请据图回答下列问题:
(1)正常条件下,氧气通过_________的方式进入细胞,细胞内合成HIF—1α的场所是_________。
(2)云南呈贡训练基地海拔20000多米,中国田径队常在此集训以提高成绩。高海拔地区氧气供应不足,运动员细胞中的HIF—1α将进入细胞核,和其他因子(ARNT)一起与EPO基因上游的调控序列结合,_________(选填“促进”或“抑制”)EPO基因的表达,EPO可刺激骨髓造血干细胞,使其___________________,从而提高氧气的运输能力。
(3)由上述信号机制可知,干扰HIF—1α的_________是治疗贫血的新思路。
(4)为了进一步探究HIF—1α的作用,研究人员进行了以下实验,请分析回答。
注射物 | 肿瘤质量(g) | ||
培养9天 | 培养21天 | ||
实验鼠 | 实验鼠HIF—lα基因缺陷型胚胎干细胞 | 0.7 | 0.8 |
对照鼠 | 野生型胚胎干细胞 | 1.7 | 5.2 |
肿瘤细胞的____________将导致肿瘤附近局部供氧不足,请从打破癌细胞缺氧保护机制的角度提出治疗癌症的新思路:______________________。
高二生物综合题困难题查看答案及解析
2019年诺贝尔生理学或医学奖授予发现细胞感知和适应氧气变化机制的科学家。研究发现,合成促红细胞生成素(EPO)的细胞可以持续表达低氧诱导因子(HIF-la)。在氧气供应不足时,细胞内积累的HIF-la可以促进EPO的合成,使红细胞增多以适应低氧环境。下列说法正确的是( )
A.生活在高原的人细胞内HIF -la的含量可能要比平原地区的人高
B.干扰HIF — la的降解可能作为贫血的治疗方法
C.若氧气供应不足,HIF - la会减少EPO的合成
D.EPO可能通过促进造血干细胞增殖分化使红细胞增多
高二生物多选题中等难度题查看答案及解析
2019年的诺贝尔生理学或医学奖的获得者揭示了细胞是如何感知和适应氧气变化。下图一是人体对于环境中氧气的变化而调节红细胞数量的示意图(“+”表示促进,“-”表示抑制作用,EPO为促红细胞生成素)。研究表明,在肾脏细胞内存在一些分子(氧感受器)在缺氧条件下被激活,导致促红细胞生成素基因表达。图二是10名登山队员(24~38岁)在中尼边境攀登过程中平均红细胞计数和血红蛋白水平与平均夜营高度的关系;请回答下列问题:
图一 图二
(1)缺氧导致红细胞数量增加的调节方式属于___________调节,红细胞数量的增加,导致血液中O2分压增加,肾脏分泌促红细胞生成素减少,这种调节机制是_____________,保证了体内红细胞数量的保持相对稳定。
(2)从图一可以看出,尿毒症患者(肾功能发生障碍,无法排除含氮类代谢废物)容易发生贫血原因是____________。
(3)与鸡的红细胞相比,人成熟的红细胞在显微镜下最明显的结构特点是_______。从图二曲线可知,登山第37天之后,红细胞数量不再增加,但是红细胞中的血红蛋白仍在增加,原因是__________。登山运动员体内促红细胞生成素含量最高的时间应该在红细胞含量最多______。(填“之前”或“之后”)
(4)在登山37天之后,登山运动员仍处于高海拔地区,体内红细胞数量不再增加的原因是___________。
(5)我国在高海拔的昆明建有很多体育训练基地,中长跑运动员和足球运动员在比赛前常常到这些基地训练一段时间,原因是______________________。
高二生物综合题中等难度题查看答案及解析
2019年的诺贝尔生理学或医学奖的获得者揭示了细胞是如何感知和适应氧气变化。图一是人体对于环境中氧气的变化而调节红细胞数量的示意图(“+”表示促进,“-”表示抑制作用,EPO为促红细胞生成素)。研究表明,在肾脏细胞内存在一些分子(氧感受器)在缺氧条件下被激活,导致促红细胞生成素基因表达。图二是10名登山队员(24—38岁)在中尼边境攀登过程中平均红细胞计数和血红蛋白水平与平均夜营高度的关系。请回答下列问题:
(1)缺氧导致导致促红细胞生成素增加,促红细胞生成素刺激骨髓造血组织,使周围血液中红细胞数增加,改善缺氧,血液中O2分压增加,促红细胞生成素分泌减少,这种调节机制是___________,保证了体内红细胞数量的保持相对稳定。
(2)从图一可以看出,尿毒症患者(肾功能发生障碍,无法排除含氮类代谢废物)容易发生贫血原因是________________________。
(3)从图二曲线可知,登山第37天之后,红细胞数量不再增加,但是红细胞中的血红蛋白仍在增加,原因是_____________________________。登山运动员体内促红细胞生成素含量最高的时间应该在红细胞含量最多____________(填“之前”或“之后”)在登山37天之后,登山运动员仍处于高海拔地区,体内红细胞数量不再增加的原因是________________________。
(4)我国在高海拔的昆明建有很多体育训练基地,中长跑运动员和足球运动员在比赛前常常到这些基地训练一段时间,原因是____________________________________。
高二生物综合题中等难度题查看答案及解析
2019年诺贝尔生理学或医学奖颁给了乔治·凯林、彼得·拉特克利夫、格雷格·塞门扎三人,以表彰他们对细胞对氧气的感应和适应机制的研究。机体缺氧时,低氧诱导因子(HIF)与促红细胞生成素(EPO)基因的低氧应答元件(非编码蛋白质序列)结合,使EPO基因表达加快,促进EPO的合成,过程如下图所示。回答下列问题:
(1)完成过程①需__________酶从细胞质进入细胞核,②过程中,除mRNA外,还需要的RNA有__________。
(2)HIF在__________(填“转录”或“翻译”)水平调控EPO基因的表达,促进EPO的合成,此外,细胞还可以通过______________________来加快EPO合成的速度。
(3)由于癌细胞迅速增殖会造成肿瘤附近局部供氧不足,因此癌细胞常常会__________(填“提高”或“降低”)HIF蛋白的表达,刺激机体产生红细胞,为肿瘤提供更多氧气和养分。因此治疗肿瘤时,可以通过________________来达到治疗目的。
高二生物综合题困难题查看答案及解析
科普阅读
2019年诺贝尔生理学成医学奖授予 Kaelin、 Ratcliffe、 Semenza,以表彰他们革命性地发现让人们理解了细胞在分子水平上感受氧气的基本原理。主要是通过对低氧诱导因子HF水平调节机制进行深入研究。HIF-1这种蛋白由HF-1a与HF-1p(别名:ARNT)组合而成,具体的调节机制如图
当氧气水平较低时(缺氧),HF-10就能被保护免于被降解,在细胞核中与HIF-1B(别名:ARNT)结合,开启EPO、vEGF、GUT等基因的表达(1):在正常氧气水平下HF1能技蛋白体快速降解(2):氧气能通过将基基团添加到HF-1a上来调节降解过程(3)VHL蛋白能够识别井形成一个携带HIF-1a的复合体,从而以一种氧气依赖性的方式来对其进行降解(4)长期处在低氯环境中时,肾脏合成激素一促红细胞生成素(EPO),刺激骨能制造更多的红细胞。血管内皮生长因子(vEGF)在低氧环境下,在体内诱导血管新生。葡萄糖通过位于血脑屏障上的毛细血管内皮细胞膜上的葡萄糖转运体GUUT-1转运入脑。
二十世纪中叶,研究人员发现一类遗传性肿病人有着共同的特征:VEGF和EPO等素水平极高,如间始终受到了低氧刺激一样,在这些激素的作用下,他们大都患有不阿部位的血管瘤,或是肾癌。科学家们通过基因的定位和测序,最终确定了与这一疾病相关的基因,并命名为VHL基因。VHL基因突变所导致的遗传性肿瘤病称为VHL病。
肿瘤是细胞不断增殖的结果,肿瘤区域正是一个低氧区,这个区域会出现大量的VEGF和GUT1等物质,肿瘤恶性化的一个重要标志就是生血管,这是与癌细胞对低氧的感知与响应的结果。
(1)据图分析HF-1a被降解需要______________________________________ (条件)
(2)EPO被应用于临床,医治与贫血相关的多种疾病。在上个世纪末,EPO有了个不那么光彩的应用方向一兴奋剂。通过注射EPO,运动员的身体就会合成更多红细胞,提高供氧能力,从而提高肌肉的输出功率,EPO参与的调节属于______________ 调节。
(3)适应高原生活的人,体内EPO和GLUT1等物质增多,保证大脑对_____________的需求。
(4)VHL病是由于VHL基因突变,合成的异常VHL蛋白,HF1a无法被降解,______________________,导致肿瘤发生
(5)本研究的意义之一未来科学家可以研制药物降低癌细胞内__________ 的含量抑制肿瘤增殖达到治疗的目的。
高二生物综合题困难题查看答案及解析
2019年诺贝尔生理学或医学奖授予发现细胞缺氧诱导因子HIF1α的科学家,他们的研究揭示了细胞缺氧会引发包括细胞周期改变等诸多效应,进一步研究发现高浓度ATP也会影响细胞周期(如图所示:AMPK、p21、p27、p53表示相关蛋白质)。下列叙述正确的是( )
A.据图推测p27作用机理与秋水仙素类似
B.据图推测细胞缺氧和高浓度ATP均可促进p21的形成,并作用于G1期与S期之间
C.4N→2N时期含有细胞内染色体数目最多的时期
D.4N→2N时期同源染色体上的等位基因会发生分离
高二生物单选题中等难度题查看答案及解析
美国科学家因系统揭示了真核细胞普遍存在的物质分子通过囊泡向细胞内外目的地运输和分选的机理,获得了诺贝尔生理学或医学奖。如图表示正常细胞和囊泡转运机制缺陷的细胞,细胞内黑色点状结构即囊泡,下列有关叙述错误的是( )
A. 细胞内囊泡能向目标位置运输,可能与膜表面特异性蛋白的识别功能有关
B. 囊泡能与特定结构的膜融合,体现了生物膜的结构特点即具有一定的流动性
C. 胞吞、胞吐与囊泡运输密切相关,是细胞最重要的吸收或排出物质的方式
D. 若细胞内囊泡转运机制发生缺陷,可能使内质网与高尔基体间积累大量囊泡
高二生物单选题困难题查看答案及解析
2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家,他们研究发现,在细胞内氧含量下降时,细胞内的一种蛋白质—缺氧诱导因子(HIF)的含量会增加,HIF能进入细胞核促进红细胞生成素(EPO)基因的表达,最终促进红细胞的生成,其作用机理如图所示。
回答问题:
(1)HIF通过_________进入细胞核。图中①过程需要_________酶进行催化。
(2)在②过程中由少量mRNA就可以短时间内合成大量的EPO,其主要原因是_________。
(3)成熟的红细胞没有细胞核,但刚形成的成熟红细胞中血红蛋白含量仍增加,原因是___________________________。
(4)镰刀型细胞贫血症患者_________(“能”或“不能”)通过注射EPO来改善贫血症症状,理由是__________________。
高二生物综合题中等难度题查看答案及解析
促红细胞生成素(EPO)是人体内的一种激素,其合成受HIF(缺氧诱导因子)调节。HIE调节EPO含量变化的机制研究被授予2019年诺贝尔生理学或医学奖,调节的部分过程如下。
请回答:
(1)EPO发挥调节作用的特点是________________。(答出两点即可)
(2)缺氧情况下,HIF激活靶基因的HRE(缺氧应答元件)以促进EPO合成,EPO作为_________分子作用于骨髓造血组织,促进红细胞生成,提高氧气运输能力,增加氧含量;氧含量增加反过来促进HIF降解,以减少EPO的合成,这种调节方式称为_____________。
(3)红细胞数量的增加可促进代谢,提升运动机能,据此分析耐力运动员进行高原训练的科学原理是_________。
(4)注射的外源EPO功能与内源EPO几乎无差别,注射后很快(不超过24h)被水解,无法从尿液中检出,因而被某些运动员用作兴奋剂。据此分析,反EPO兴奋剂检测需要注意的是___________。(答出两点即可)
高二生物综合题中等难度题查看答案及解析