問題詳情：
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細胞感知氧氣的分子機制
2019年諾貝爾生理學或醫學獎授予了威廉·凱林、彼得·拉特克利夫以及格雷格·塞門扎三位科學家，他們的貢獻在於闡明瞭人類和大多數動物細胞在分子水平上感知、適應不同氧氣環境的基本原理，揭示了其中重要的信號機制。
人體缺氧時，會有超過300種基因被激活，或者加快紅細胞生成、或者促進血管增生，從而加快氧氣輸送——這就是細胞的缺氧保護機制。科學家在研究地中海貧血症的過程中發現了“缺氧誘導因子”（HIF）。HIF由兩種不同的DNA結合蛋白（HIF-la和ARNT）組成，其中對氧氣敏感的是HIF-la，而ARNT穩定表達且不受氧調節，即HIF-la是機體感受氧氣含量變化的關鍵。
當細胞處於正常氧條件時，在脯氨酰羥化酶的參與下，氧原子與HIF-la脯氨*中的*原子結合形成羥基。羥基化的HIF-la能與VHL蛋白結合，致使HIF-la被蛋白酶體降解。在缺氧的情況下，HIF-la羥基化不能發生，導致HIF-la無法被VHL蛋白識別，從而不被降解而在細胞內積聚，並進入細胞核與ARNT形成轉錄因子，激活缺氧調控基因。這一基因能進一步激活300多種基因的表達，促進氧氣的供給與傳輸。
HIF控制着人體和大多數動物細胞對氧氣變化的複雜又精確的反應，三位科學家一步步揭示了生物氧氣感知通路。這不僅在基礎科學上有其價值，還有望爲某些疾病的治療帶來創新*的療法。比如干擾HIF-la的降解能促進紅細胞的生成治療貧血，同時還可能促進新血管生成，治療循環不良等。
請回答問題：
（1）下列人體細胞生命活動中，受氧氣含量直接影響的是___。
A．細胞吸水 B．細胞* C．葡萄糖分解成*** D．興奮的傳導
（2） HIF的基本組成單位是____人體劇烈運動時，骨骼肌細胞中HIF的含量_______，這是因爲____。
（3）細胞感知氧氣的機制如下圖所示。
①圖中A、C分別代表___________、______________。
②VHL基因突變的患者常伴有多發*腫瘤，並發現腫瘤內有異常增生的血管。由此推測，多發*腫瘤患者體內HIF-Ia的含量比正常人__________。
③抑制VHL基因突變的患者的腫瘤生長，可以採取的治療思路有___________。
【回答】
BD 氨基* 上升 人體劇烈運動時，骨骼肌細胞內缺氧，HIF-1ɑ羥基化不能發生，導致HIF-1ɑ無法被VHL蛋白識別，HIF不被降解而在細胞內積聚 HIF-1ɑ VHL蛋白分子 高 加速HIF-1ɑ降解；阻斷HIF-1ɑ進細胞核；抑制HIF-1ɑ與ARNT結合形成轉錄因子等
【分析】
閱讀材料可知：
人體缺氧時，會有超過300種基因被激活，或者加快紅細胞生成、或者促進血管增生，從而加快氧氣輸送--這就是細胞的缺氧保護機制。
缺氧誘導因子HIF由兩種不同的DNA結合蛋白（HIF-1ɑ和ARNT）組成，其中對氧氣敏感的部分是HIF-1ɑ；而蛋白ARNT穩定表達且不受氧調節。所以，HIF-1α是機體感受氧氣含量變化的關鍵。
細胞處於正常氧條件時，在脯氨酰羥化酶的參與下，氧原子與HIF-1ɑ脯氨*中的*原子結合形成羥基。羥基化的HIF-1ɑ能與VHL蛋白結合，最終被蛋白酶體降解。在缺氧的情況下，HIF-1ɑ羥基化不能發生，導致HIF-1α無法被VHL蛋白識別，從而不被降解而在細胞內積聚，並進入細胞核與ARNT形成轉錄因子，激活缺氧調控基因。這一基因能進一步激活300多種基因的表達，促進氧氣的供給與傳輸。
研究生物氧氣感知通路，這不僅在基礎科學上有其價值，還有望爲某些疾病的治療帶來創新*的療法。比如干擾HIF-1ɑ的降解能促進紅細胞的生成來治療貧血，同時還可能促進新血管生成，治療循環不良等。
【詳解】
（1）A、細胞吸水是被動運輸，不消耗能量，與氧氣含量無關，A錯誤；
B、細胞*，消耗能量，受氧氣含量的影響，B正確；
C、葡萄糖分解成***不受氧氣含量的影響，C錯誤；
D、興奮的傳導，消耗能量，受氧氣含量的影響，D正確。
故選BD。
（2）據題幹資訊可知，HIF是蛋白質，其基本組成單位是氨基*。人體劇烈運動時，骨骼肌細胞內缺氧，HIF-1ɑ羥基化不能發生，導致HIF-1ɑ無法被VHL蛋白識別，HIF不被降解而在細胞內積聚，導致骨骼肌細胞中HIF的含量上升。
（3）①根據題幹資訊和圖示氧氣感知機制的分子通路，正常氧時，在脯氨酰羥化酶的參與下，氧原子與HIF-1α脯氨*中的*原子結合形成羥基。羥基化的HIF-1ɑ能與VHL蛋白結合，最終被蛋白酶體降解；缺氧時，HIF-1ɑ羥基化不能發生，導致HIF-1ɑ無法被VHL蛋白識別，從而不被降解而在細胞內積聚，並進入細胞核與ARNT形成轉錄因子，激活缺氧調控基因，故圖示中的A是HIF-1ɑ，B是O2，C是VHL蛋白，D是ARNT。
②VHL蛋白是氧氣感知機制的分子通路中一個重要分子，VHL基因突變的患者常伴有多發*腫瘤，並發現腫瘤內有異常增生的血管，可推測與正常人相比，患者體內HIF-1ɑ的含量高，因爲腫瘤細胞代謝旺盛，耗氧較多，因此對氧氣敏感的部分的HIF-1ɑ就高。
③要抑制此類患者的腫瘤生長，可以採取的治療思路有：加速HIF-1ɑ降解、阻斷HIF-1ɑ進核、抑制HIF-1ɑ作爲轉錄因子的活*等。
【點睛】
本題主要以材料資訊爲背景，綜合考查細胞的缺氧保護機制，掌握基因的表達過程，考查學生對知識的識記理解能力和歸納能力，題目難度適中。
知識點：基因表達的調控過程
題型：綜合題
