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）。研究發現，在此過程中，細胞中的環腺苷酸（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，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。