Question

【题目】研究表明，雌性动物繁殖率下降与减数分裂异常密切相关。为了解减数分裂过程中的调控机制，研究人员展开了系列实验。

（1）减数第一次分裂的前期可分为如图1所示5个亚时期，其中偶线期和粗线期可见同源染色体发生___并形成四分体。减数第一次分裂过程中，非同源染色体的____________________及同源染色体中__________之间的交叉互换会导致配子基因组合的多样性。

（2）小鼠卵原细胞在胚胎期就开始了减数第一次分裂，但在出生前后被阻滞在双线期之后、浓缩期之前的一个漫长的静止阶段（称为核网期）。研究发现，在此过程中，细胞中的环腺苷酸（简称cAMP）含量逐渐上升，达到峰值后维持在较高水平。在雌性小鼠性成熟后，卵母细胞才少量分批继续进行减数分裂。

①cAMP被称为细胞内的第二信使。如图2所示，当信号分子与_________结合后，通过G蛋白激活酶A，在其催化下由_________生成cAMP，作用于靶蛋白，调节细胞的生理过程。

②实验一：不同条件下体外培养特定时期的卵母细胞，实验结果如图3所示。由此可知，cAMP调控了细胞的减数分裂进程，判断依据是__________________。

③已知卵母细胞进入粗线期时，在显微镜下可观察到联会复合体蛋白（简称S蛋白） 沿染色体轴分布，进入核网期时，S蛋白则已完全从染色体上解离下来，研究人员猜测cAMP调控减数分裂进程的靶蛋白可能是S蛋白，并对此展开进一步研究。

实验二：选取待定时期的胚胎卵巢，实验组注射混有台盼蓝的干扰S基因表达的RNA（台盼蓝用于指示注射成功与否），则对照组应注射__________________。经处理后分别进行细胞培养，3天后，实验组有67.0%的卵母细胞进入了核网期，对照组只有31.7%的卵母细胞进入核网期，证明干扰S基因的表达会______小鼠卵母细胞提前进入核网期。

实验三：体外培养特定时期的卵母细胞，实验组添加酶A抑制剂，一段时间后，实验组中可观察到S蛋白沿染色体轴分布的卵母细胞为68.7%，对照组的相应数据为39.0%，表明cAMP会_________S蛋白与染色体的解离。

④结合图2及上述一系列实验结果推测，cAMP调控减数分裂进程的机制为_________________。

Answer 1

【答案】 联会 自由组合 非姐妹染色单体 受体 ATP 2组处于核网期的细胞比例低于1组和3组 等量混有台盼蓝的不干扰S基因表达的RNA 促进 促进 cAMP促进了S蛋白与染色体的解离，从而促进细胞减数第一次分裂进入核网期

【解析】试题分析：据图1分析，图示中期同源染色体对称排列在赤道板上，后期同源染色体分离，因此该图表示的是减数第一次分裂，其中前期包括细线期、偶线期、粗线期、双线期和浓缩期。据图2分析，信号分子作用于细胞膜表面的受体，通过G蛋白激活酶A，进而促进ATP水解产生cAMP，最后cAMP作用于靶蛋白。据图3分析，与对照组相比，两种处理下，双线期的细胞比例都上升了，而核网期的细胞比例都下降了。

（1）图中偶线期和粗线期中，同源染色体两两配对，即发生了联会，联会后的每一对同源染色体含有4条染色单体，称为四分体。减数第一次分裂过程中，前期同源染色体的非姐妹染色单体发生的交叉互换属于基因重组，后期非同源染色体的自由组合也属于基因重组。

（2）①根据以上分析可知，图2中信号分子与细胞膜表面的受体结合，通过G蛋白激活酶A，然后催化ATP生成cAMP。

②图3中，2组处于核网期的细胞比例低于1组和3组，说明cAMP调控了细胞的减数分裂进程。

③实验二：根据实验的单一变量原则，实验组注射了混有台盼蓝的干扰S基因表达的RNA，则对照组应该注射等量混有台盼蓝的不干扰S基因表达的RNA。3天后，实验组有67.0%的卵母细胞进入了核网期，对照组只有31.7%的卵母细胞进入核网期，证明干扰S基因的表达会促进小鼠卵母细胞提前进入核网期。实验三：根据题意分析，实验组添加酶A抑制剂后，观察到S蛋白沿染色体轴分布的卵母细胞的数量多于对照组，说明cAMP会促进S蛋白与染色体的解离。

④根据以上分析可知，cAMP促进了S蛋白与染色体的解离，从而促进细胞减数第一次分裂进入核网期。