Question

【题目】哺乳动物精子发生是一个复杂的过程。构成生精小管管壁的睾丸支持细胞是唯一与生精细胞直接接触的体细胞，它不仅起着结构上的支持作用，更起着营养与调节的作用。研究人员发现睾丸支持细胞中特异性表达的Rictor基因可能是精子发生的一个关键调控基因，对此进行了一系列研究。

（1）哺乳动物的精子是由_______细胞经过_________形成的子细胞变形而来。

（2）研究者构建了睾丸支持细胞Rictor基因敲除小鼠，为了检验基因敲除效果，研究者测定了正常鼠和敲除鼠的相关蛋白的表达量，如下图所示：

据图可知_____组是敲除鼠。蛋白Tubulin作为参照物质，是由于该蛋白__________。

（3）研究人员进一步证实睾丸支持细胞缺失Rictor基因后，敲除鼠表现为无精症且雄性不育。为检验“无精症是因为敲除鼠精子发生过程阻滞”这一推测，分别取正常鼠和敲除鼠的生精小管中的细胞，用流式细胞仪检测生精小管中各种细胞的数量，如下图所示（体细胞的DNA含量为2C）：

a. DNA含量为1C的细胞是______细胞，DNA含量为2C的细胞是_____细胞。

b. 结果显示，与正常鼠相比，敲除鼠生精小管中各种细胞数量的变化为______。说明敲除鼠的精子发生过程被阻滞在______________时期。

（4）精子发生过程中，激素调节发挥重要作用。研究者检测了正常鼠和敲除鼠血清中几种激素的水平，结果如下图所示。推测对精子的发生具有重要作用的是_______。

（5）综上所述，睾丸支持细胞Rictor基因的缺失引起________和________，从而导致无精症，最终致使敲除鼠完全丧失生育能力。

Answer 1

【答案】精原 减数分裂 B 在细胞内含量稳定 精细胞和精子 精原细胞和次级精母细胞 DNA含量为1C的细胞减少，DNA含量为2C的细胞增多 减数第二次分裂 睾酮 睾酮含量下降 精子发生过程的阻滞

【解析】

睾丸支持细胞中特异性表达的Rictor基因可能是精子发生的一个关键调控基因，睾丸支持细胞缺失Rictor基因后，敲除鼠可能会表现为无精症且雄性不育，以下是对此结论的探究论证过程。

（1）哺乳动物的精子是由精原细胞经过减数分裂形成精细胞，精细胞变形发育为精子。

（2）基因敲除后，相应蛋白的表达量大幅减少，A组比B组的Rictor多很多，因此B组是敲除鼠。蛋白Tubulin是组成微管的蛋白质，称为微管蛋白，由于该蛋白在细胞内含量稳定，因此常作为参照物质。

（3）DNA含量为2C的细胞为精原细胞、次级精母细胞，1C的细胞为精细胞或精子；初级精母细胞的DNA为4C。DNA含量由2C到4C的变化过程为精原细胞形成初级精母细胞的过程，与正常鼠相比，敲除鼠的4C细胞（初级精母细胞）略微增加，2C细胞（精原细胞、次级精母细胞）增加，而1C细胞（精细胞）减少，说明敲除鼠精子形成过程阻滞在减数第二次分裂（次级精母细胞形成精细胞）过程。

a.DNA含量为1C的细胞是精细胞和精子细胞，DNA含量为2C的细胞是精原细胞和次级精母细胞细胞。

b.结果显示，与正常鼠相比，敲除鼠生精小管中各种细胞数量的变化为DNA含量为1C的细胞减少，DNA含量为2C的细胞增多。说明敲除鼠的精子发生过程被阻滞在减数第二次分裂时期。

（4）图中三种激素分别是正常鼠和敲除鼠血清中几种激素的水平，前两种激素差别不大，敲除鼠中睾酮的水平明显低于正常鼠，推测对精子的发生具有重要作用的是睾酮。

（5）综上所述，睾丸支持细胞Rictor基因的缺失引起睾酮含量下降和精子形成的过程发生阻滞，从而导致无精症，最终致使敲除鼠完全丧失生育能力。