Question

【題目】研究表明，雌性動(dòng)物繁殖率下降與減數(shù)分裂異常密切相關(guān)。為了解減數(shù)分裂過程中的調(diào)控機(jī)制，研究人員展開了系列實(shí)驗(yàn)。

（1）減數(shù)第一次分裂的前期又可分為如圖1所示5個(gè)亞時(shí)期，其中偶線期和粗線期可見同源染色體發(fā)生________并形成四分體。減數(shù)第一次分裂過程中，非同源染色體的________及同源染色體中________之間的交叉互換，會(huì)導(dǎo)致配子基因組合的多樣性。

（2）小鼠卵原細(xì)胞在胚胎期就開始了減數(shù)第一次分裂，但在出生前后被阻滯在雙線期之后、濃縮期之前的一個(gè)漫長的靜止階段（稱為核網(wǎng)期）。研究發(fā)現(xiàn)，在此過程中，細(xì)胞中的環(huán)腺苷酸（簡稱cAMP）含量逐漸上升，達(dá)到峰值后維持在較高水平。在雌性小鼠性成熟后，卵母細(xì)胞才少量分批繼續(xù)減數(shù)分裂過程。

①cAMP被稱為細(xì)胞內(nèi)的第二信使，作用于靶蛋白，調(diào)節(jié)細(xì)胞的減數(shù)分裂過程。據(jù)圖2敘述cAMP的產(chǎn)生過程：____________。

②實(shí)驗(yàn)一：不同條件下體外培養(yǎng)特定時(shí)期的卵母細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由此可知，cAMP調(diào)控了細(xì)胞的減數(shù)分裂進(jìn)程，判斷依據(jù)是____________。

③已知卵原細(xì)胞進(jìn)入粗線期時(shí)，在顯微鏡下可觀察到聯(lián)會(huì)復(fù)合體蛋白（簡稱S蛋白），進(jìn)入核網(wǎng)期時(shí)，S蛋白則完全消失。研究人員猜測cAMP調(diào)控減數(shù)分裂進(jìn)程的靶蛋白可能是S蛋白，并對(duì)此展開進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)二：選取特定時(shí)期的胚胎卵巢，實(shí)驗(yàn)組注射混有臺(tái)盼藍(lán)（指示注射成功與否）的干擾S基因表達(dá)的物質(zhì)X，則對(duì)照組應(yīng)注射_________。經(jīng)處理后分別進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，3天后，實(shí)驗(yàn)組有67.0%的卵母細(xì)胞進(jìn)入了核網(wǎng)期，對(duì)照期只有31.7%的卵母細(xì)胞進(jìn)入核網(wǎng)期，證明干擾S基因的表達(dá)會(huì)________小鼠卵母細(xì)胞提前進(jìn)入核網(wǎng)期。推測S蛋白的作用是_______。

實(shí)驗(yàn)三：培養(yǎng)特定時(shí)期的卵母細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)組中添加酶A抑制劑，一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)組中含有S蛋白的卵母細(xì)胞為68.7%，對(duì)照組的相應(yīng)數(shù)據(jù)為39.0%，表明cAMP會(huì)________S蛋白的降解。

④結(jié)合圖2及上述一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，cAMP調(diào)控減數(shù)分裂進(jìn)程的機(jī)制為________。

Answer 1

【答案】聯(lián)會(huì) 自由組合 非姐妹染色單體 信號(hào)分子與受體結(jié)合，通過G蛋白激活酶A，進(jìn)而催化ATP轉(zhuǎn)化為AMP 2組處于核網(wǎng)期的細(xì)胞比例低于1組和3組 等量混有臺(tái)盼藍(lán)的生理鹽水 促進(jìn) 抑制卵母細(xì)胞進(jìn)入核網(wǎng)期 促進(jìn) cAMP促進(jìn)了S蛋白降解，從而促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入核網(wǎng)期

【解析】

據(jù)圖1分析，圖示中期同源染色體對(duì)稱排列在赤道板兩側(cè)，后期同源染色體分離，因此該圖表示的是減數(shù)第一次分裂，其中前期包括細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期和濃縮期。據(jù)圖2分析，信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜表面的受體，通過G蛋白激活酶A，進(jìn)而促進(jìn)ATP水解產(chǎn)生cAMP，最后cAMP作用于靶蛋白。據(jù)圖3分析，與對(duì)照組相比，兩種處理組中雙線期的細(xì)胞比例都上升了，而核網(wǎng)期的細(xì)胞比例都下降了。

（1）圖中偶線期和粗線期中，同源染色體兩兩配對(duì)，即發(fā)生了聯(lián)會(huì)形成四分體。減數(shù)第一次分裂前期同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生的交叉互換屬于基因重組，減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體的自由組合也屬于基因重組，會(huì)導(dǎo)致配子基因組合的多樣性。

（2）①根據(jù)圖2可知，信號(hào)分子與受體結(jié)合，通過G蛋白激活酶A，進(jìn)而催化ATP轉(zhuǎn)化為AMP。

②圖3中，2組處于核網(wǎng)期的細(xì)胞比例低于1組和3組，說明cAMP調(diào)控了細(xì)胞的減數(shù)分裂進(jìn)程。

③實(shí)驗(yàn)二：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的單一變量原則，實(shí)驗(yàn)組注射了混有臺(tái)盼藍(lán)的干擾S基因表達(dá)的物質(zhì)X，則對(duì)照組應(yīng)該注射等量混有臺(tái)盼藍(lán)的生理鹽水。3天后，實(shí)驗(yàn)組有67.0%的卵母細(xì)胞進(jìn)入了核網(wǎng)期，對(duì)照組只有31.7%的卵母細(xì)胞進(jìn)入核網(wǎng)期，證明干擾S基因的表達(dá)會(huì)促進(jìn)小鼠卵母細(xì)胞提前進(jìn)入核網(wǎng)期，推測S蛋白的合成會(huì)抑制卵母細(xì)胞進(jìn)入核網(wǎng)期。實(shí)驗(yàn)三：根據(jù)題意分析，實(shí)驗(yàn)組添加酶A抑制劑后，實(shí)驗(yàn)組中含有S蛋白的卵母細(xì)胞為68.7%，對(duì)照組的相應(yīng)數(shù)據(jù)為39.0%，由于S蛋白的作用是抑制卵母細(xì)胞進(jìn)入核網(wǎng)期，說明加入酶A抑制劑后抑制了S蛋白的降解，而酶A作用是促進(jìn)ATP水解產(chǎn)生cAMP，因此推測cAMP會(huì)促進(jìn)S蛋白降解。

④結(jié)合圖2及上述一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，cAMP調(diào)控減數(shù)分裂進(jìn)程的機(jī)制為cAMP促進(jìn)了S蛋白降解，從而促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入核網(wǎng)期。