Question

阅读题：阅读下面资料，回答问题。

资料1：高山适应

在海拔5500米高度，一个人完成运动的能力只有他在海平面的50%，经过两个月的适应后可提高到68%。在3800米左右的高度，气压从海平面的760毫米汞柱，下降到480毫米汞柱，空气中氧分压则从159毫米汞柱降到100毫米汞柱。氧分压下降引起肺泡气氧分压随之下降，输送到血液中的氧减少，引起呼吸频率增加，将更多的空气吸入肺；心率和心输出量增加以加大经过肺和身体的动脉血流量。

当人处于高海拔时，肾脏中有专门的细胞能够感受血液中氧气水平的变化，缺氧导致肾脏中的促红细胞生成素（EPO）转录表达增加，从而制造和释放促红细胞生成素（EPO）。EPO可以激活骨髓中的红细胞合成。红细胞浓度增加能够帮助我们适应于更低的氧气分压。身体逐步增加红细胞和血红蛋白的生成，改善血液运送氧的能力。

下图是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。

问题：（1）请根据上述资料分析人体面对环境中低氧条件是如何进行调节的？（回答不要超过100字）________________________ 。

（2）为什么红细胞和血红蛋白的浓度的增加需要很长时间（1-2个月）？（不超过100字）____________________________________  。        

资料2：细胞是如何感知低氧环境的

2019年诺贝尔生理或医学奖授予了小威廉·G·凯林、彼得·J·拉特克利夫爵士和格雷格·塞门扎。奖励他们发现了细胞感知和适应氧气变化（oxygen availability）的机制。

彼得·J·L·拉特克利夫研究造血生长因子——促红细胞生成素（EPO），这种物质由肾脏的某些细胞分泌，促进红细胞生成，是对血氧水平下降的响应机制。

格雷格·L·塞门扎发现，细胞内存在一种缺氧诱导因子（HIF）。在缺氧的环境下，HIF-1α能够结合ARNT,激活特定基因表达，如EPO（促红细胞生成素）合成基因、VEGF（血管内皮生长因子）基因，而控制HIF的开关就是氧气浓度。

小威廉·G·凯林了解到了一种叫做希佩尔-林道综合征（von Hippel-Lindau disease）的遗传疾病。这种疾病的患者会在肾脏，肾上腺、胰腺以及中枢神经系统等位置生出肿瘤。小威廉注意到，这些肿瘤都生长在血管丰富的部位，而且它们会分泌促红细胞生成素（EPO），刺激红细胞的产生。这些特点都表明，氧气可能在它们的生长中起到了关键作用。后来，人们了解到，希佩尔-林道综合征是由VHL抑癌基因突变所致。正常情况下，基因编码VHL蛋白。 VHL蛋白通过参与缺氧诱导因子（HIF）的标记而抑制它。在氧气充足的情况下，细胞内羟化酶的效率会有所增加，使HIF蛋白获得一个羟基，而VHL能够识别这个羟基从而与HIF（缺氧诱导因子）结合，让它降解。如果氧气不足，则 HIF 的羟基化程度降低，因此无法正常被 VHL 蛋白标记，从而启动血管的生长。

他们揭示的细胞感知和适应氧气变化的机制可以用下图概括。

（3）请根据资料用概念图解的形式表达“细胞感知和适应氧气变化的机制”  ______________。

（4）对“细胞感知和适应氧气变化的机制”的探索，为治疗贫血、癌症等疾病提供了治疗思路，请在这两种病中任选一种加以明_________________________________________。（不超过100字）

Answer

人体面对低氧环境是通过神经、体液共同调节的。通过神经调节加快心跳和呼吸频率以增加运氧效率，同时同过体液调节释放促红细胞生成素以增加红细胞数量，增加运氧能力。 缺氧导致肾脏相关细胞的EPO基因的转录和表达，分泌EPO，激素EPO通过体液运输到靶细胞（骨髓造血干细胞），引起细胞内相关基因的表达，调节细胞代谢，产生生理效应需要时间。 针对贫血：通过调控HIF-1通路，促进红细胞的生成，就有望治疗贫血。针对癌症，开发药物抑制HIF-1α的活性，不使相关基因表达，使癌细胞缺氧。

肾癌患者的VHL基因往往会出现突变，导致人体内产生过量的VEGF（血管内皮生长因子），而这又会促进血管和红细胞的生成。基于这一原理，也可以针对VEGF这一靶点开始研发新药，抑制VEGF因子的活性。

【解析】

本题打破了以往生物试题的出题思路，给出了大量的阅读资料，需要学生从大量的文字中提取有效信息，并且以简明扼要的话来解释资料中出现的某个现象或疾病，对学生的要求较高。

（1）人体面对低氧环境是通过神经、体液共同调节的。通过神经调节加快心跳和呼吸频率以增加运氧效率，同时同过体液调节释放促红细胞生成素以增加红细胞数量，增加运氧能力。

（2）红细胞和血红蛋白的浓度的增加需要很长时间（1-2个月），因为缺氧导致肾脏相关细胞的EPO基因的转录和表达，分泌EPO，激素EPO通过体液运输到靶细胞（骨髓造血干细胞），引起细胞内相关基因的表达，调节细胞代谢，产生生理效应需要时间。

（3）根据资料描述 “细胞感知和适应氧气变化的机制” 为：

（4）对“细胞感知和适应氧气变化的机制”的探索，为治疗贫血、癌症等疾病提供了治疗思路。针对贫血：通过调控HIF-1通路，促进红细胞的生成，就有望治疗贫血。针对癌症，开发药物抑制HIF-1α的活性，不使相关基因表达，使癌细胞缺氧。

肾癌患者的VHL基因往往会出现突变，导致人体内产生过量的VEGF（血管内皮生长因子），而这又会促进血管和红细胞的生成。基于这一原理，也可以针对VEGF这一靶点开始研发新药，抑制VEGF因子的活性。