Question

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：____________。

Answer

O2、VHL、脯氨酰羟化酶、蛋白酶体 核糖体 线粒体内膜 上升 核孔 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 促进 降低癌细胞中HIF-1α的含量，或阻断HIF-1α与ARNT的结合

【解析】

根据题意和识图分析可知，在正常氧条件下，HIF-1α在脯氨酸羟化酶、蛋白酶体和VHL的作用下被降解；而在缺氧条件下，HIF-1α通过核孔进入细胞核内，促进EPO基因的表达，而使促红细胞生成素（EPO）增加，使得细胞适应低氧环境。

（1）根据题图：HIF-1能被蛋白酶降解，故其成分为蛋白质，其合成场所是核糖体；图中其被降解所需要的条件有正常氧、脯氨酸羟化酶、VHL和蛋白酶体。

（2）人体细胞内在有氧呼吸第三阶段消耗氧气，其场所是线粒体内膜。低氧环境下HIF-1α的含量上升，其通过核孔进入细胞核与ARNT基因结合发挥作用。

（3）当人体处于缺氧状态时，促红细胞生成素（EPO）就会增加，刺激骨髓生成新的红细胞，并制造新血管，而红细胞能够运输氧气。据此推测，HIF-1α能够促进EPO基因的表达。已知EPO是一种糖蛋白类激素，属于分泌蛋白，与EPO合成和分泌有关的细胞器有核糖体、内质网（初步加工）、高尔基体（进一步加工）和线粒体（供能）。

（4）当氧气水平较低，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，同时也为癌细胞带来生长和传播所需的营养物质，故可抑制缺氧相关基因的表达，打破癌细胞的缺氧保护，就有可能抑制癌细胞的生长，甚至杀死癌细胞，还可以通过降低癌细胞内HIF-1α的含量，阻断HIF-1α与ARNT的结合来完成。