Question

【題目】研究表明，雌性動物繁殖率下降與減數分裂異常密切相關。為了解減數分裂過程中的調控機制，研究人員展開了系列實驗。

（1）減數第一次分裂的前期又可分為如圖1所示5個亞時期，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，會導致配子基因組合的多樣性。

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

①cAMP被稱為細胞內的第二信使，作用于靶蛋白，調節(jié)細胞的減數分裂過程。據圖2敘述cAMP的產生過程：____________。

②實驗一：不同條件下體外培養(yǎng)特定時期的卵母細胞，實驗結果如圖3所示。由此可知，cAMP調控了細胞的減數分裂進程，判斷依據是____________。

③已知卵原細胞進入粗線期時，在顯微鏡下可觀察到聯會復合體蛋白（簡稱S蛋白），進入核網期時，S蛋白則完全消失。研究人員猜測cAMP調控減數分裂進程的靶蛋白可能是S蛋白，并對此展開進一步實驗。

實驗二：選取特定時期的胚胎卵巢，實驗組注射混有臺盼藍（指示注射成功與否）的干擾S基因表達的物質X，則對照組應注射_________。經處理后分別進行細胞培養(yǎng)，3天后，實驗組有67.0%的卵母細胞進入了核網期，對照期只有31.7%的卵母細胞進入核網期，證明干擾S基因的表達會________小鼠卵母細胞提前進入核網期。推測S蛋白的作用是_______。

實驗三：培養(yǎng)特定時期的卵母細胞，實驗組中添加酶A抑制劑，一段時間后，實驗組中含有S蛋白的卵母細胞為68.7%，對照組的相應數據為39.0%，表明cAMP會________S蛋白的降解。

④結合圖2及上述一系列實驗結果推測，cAMP調控減數分裂進程的機制為________。

Answer 1

【答案】聯會 自由組合 非姐妹染色單體 信號分子與受體結合，通過G蛋白激活酶A，進而催化ATP轉化為AMP 2組處于核網期的細胞比例低于1組和3組 等量混有臺盼藍的生理鹽水 促進 抑制卵母細胞進入核網期 促進 cAMP促進了S蛋白降解，從而促進細胞進入核網期

【解析】

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

（1）圖中偶線期和粗線期中，同源染色體兩兩配對，即發(fā)生了聯會形成四分體。減數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，會導致配子基因組合的多樣性。

（2）①根據圖2可知，信號分子與受體結合，通過G蛋白激活酶A，進而催化ATP轉化為AMP。

②圖3中，2組處于核網期的細胞比例低于1組和3組，說明cAMP調控了細胞的減數分裂進程。

③實驗二：根據實驗的單一變量原則，實驗組注射了混有臺盼藍的干擾S基因表達的物質X，則對照組應該注射等量混有臺盼藍的生理鹽水。3天后，實驗組有67.0%的卵母細胞進入了核網期，對照組只有31.7%的卵母細胞進入核網期，證明干擾S基因的表達會促進小鼠卵母細胞提前進入核網期，推測S蛋白的合成會抑制卵母細胞進入核網期。實驗三：根據題意分析，實驗組添加酶A抑制劑后，實驗組中含有S蛋白的卵母細胞為68.7%，對照組的相應數據為39.0%，由于S蛋白的作用是抑制卵母細胞進入核網期，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ATP水解產生cAMP，因此推測cAMP會促進S蛋白降解。

④結合圖2及上述一系列實驗結果推測，cAMP調控減數分裂進程的機制為cAMP促進了S蛋白降解，從而促進細胞進入核網期。