Question

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______________________。

Answer

体液 （负）反馈调节 肾功能发生障碍，会造成促红细胞生成素的合成下降，导致红细胞产生减少 没有细胞核； 红细胞未成熟时转录形成的mRNA仍继续指导蛋白质的合成； 之前 红细胞数量多，携带的氧气多，血液中O2分压升高，抑制促红细胞生成素的合成 昆明海拔高，空气中含氧量低，能促进运动员产生更多的促红细胞生成素，使体内产生更多的红细胞，提高血液的运输氧气的能力，保证比赛时细胞得到足够的氧气

【解析】

分析图一可知：机体缺氧时，在肾脏细胞内存在的氧感受器被激活，导致促红细胞生成素基因表达，促红细胞生成素促进骨髓中的干细胞增殖分化，经过一系列变化形成红细胞，促进血氧分压增高，减少对氧感受器的刺激，维持体内氧平衡。

分析图二可知：随着平均夜营高度的增加，登山运动员体内的红细胞数和血红蛋白含量都在增加。

（1）题干中“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”，可见缺氧导致红细胞数量增加的调节方式属于体液调节，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，这种调节机制是负反馈调节，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，会造成促红细胞生成素的合成下降，导致红细胞产生减少，容易发生贫血。

（3）人属于哺乳类，成熟的红细胞在显微镜下最明显的结构特点是没有细胞核。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，根据基因的转录与翻译，应是红细胞未成熟时转录形成的mRNA仍继续指导蛋白质的合成。由于促红细胞生成素促进红细胞生成，所以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之前。

（4）在登山37天之后，虽然登山运动员仍处于高海拔地区，但体内红细胞数量不再增加，是因为红细胞数量多，携带的氧气多，血液中O2分压升高，抑制促红细胞生成素的合成。

（5）昆明海拔高，制造了缺氧的环境，能促进运动员产生更多的促红细胞生成素，使体内产生更多的红细胞，提高血液的运输氧气的能力，保证比赛时细胞得到足够的氧气，所以运动员在比赛前常常到这些基地训练一段时间。