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又可分为如图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减数分裂过程。

①cAMP被称为细胞内的第二信使，作用于靶蛋白，调节细胞的减数分裂过程。据图2叙述cAMP的产生过程：____________。

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已知卵原细胞进入粗线期时，在显微镜下可观察到联会复合体蛋白（简称S蛋白），进入核网期时，S蛋白则完全消失。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，并对此展开进一步实验。

实验二：选取特定时期的胚胎卵巢，实验组注射混有台盼蓝（指示注射成功与否）的干扰S基因表达的物质X，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，对照期只有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。推测S蛋白的作用是_______。

实验三：培养特定时期的卵母细胞，实验组中添加酶A抑制剂，一段时间后，实验组中含有S蛋白的卵母细胞为68.7%，对照组的相应数据为39.0%，表明cAMP会________S蛋白的降解。

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 信号分子与受体结合，通过G蛋白激活酶A，进而催化ATP转化为AMP 2组处于核网期的细胞比例低于1组和3组 等量混有台盼蓝的生理盐水 促进 抑制卵母细胞进入核网期 促进 cAMP促进了S蛋白降解，从而促进细胞进入核网期

【解析】

据图1分析，图示中期同源染色体对称排列在赤道板两侧，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，两种处理组中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，即发生了联会形成四分体。减数第一次分裂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，减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合也属于基因重组，会导致配子基因组合的多样性。

（2）①根据图2可知，信号分子与受体结合，通过G蛋白激活酶A，进而催化ATP转化为AMP。

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基因表达的物质X，则对照组应该注射等量混有台盼蓝的生理盐水。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，推测S蛋白的合成会抑制卵母细胞进入核网期。实验三：根据题意分析，实验组添加酶A抑制剂后，实验组中含有S蛋白的卵母细胞为68.7%，对照组的相应数据为39.0%，由于S蛋白的作用是抑制卵母细胞进入核网期，说明加入酶A抑制剂后抑制了S蛋白的降解，而酶A作用是促进ATP水解产生cAMP，因此推测cAMP会促进S蛋白降解。

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cAMP促进了S蛋白降解，从而促进细胞进入核网期。