Question

20．在许多脊椎动物和无脊椎动物的未受精的卵细胞质中贮存许多mRNA，科学家为探究mRNA作用的发挥与卵细胞是否受精的关系，用海胆的未受精卵和受精卵作实验材料进行以下实验：
实验一：放线菌素D是海胆卵RNA合成的抑制剂．在有放线菌素D或没有放线菌素D存在情况下，海胆受精卵对¹⁴C-缬氨酸的掺入比例实验结果如下图A．
实验二：将未受精的海胆卵和受精的海胆卵分别悬浮在含有¹⁴C-亮氨酸的条件下进行培养（0时间表示受精的时刻），定时测定细胞中放射性亮氨酸的掺入累积量，得到的实验结果绘制成的曲线如下图B．

请根据以上实验原理和结果回答下列问题：
（1）海胆细胞中合成mRNA的场所是细胞核和线粒体，mRNA的主要作用是携带遗传信息，作为蛋白质合成的模板．
（2）直接将¹⁴C标记的缬氨酸用于蛋白质合成的细胞器是核糖体，该过程在生物学上称为翻译；此过程所依赖的模板是mRNA分子，合成该分子所需的原料是核糖核苷酸．
（3）图A中10h之前两曲线的变化基本一致，说明海胆受精卵在发育初期合成蛋白质的模板mRNA来自于卵细胞，并不依赖新合成的mRNA．受精10h后，处理组与对照组的区别说明受精卵发育后期合成蛋白质所需模板为新合成的mRNA．
（4）图B未受精的卵细胞中¹⁴C-亮氨酸的掺入量变化很小，说明未受精的卵细胞中大部分的mRNA不能用来翻译蛋白质．受精的卵细胞中¹⁴C-亮氨酸的掺入累积量与未受精的卵细胞相比较，说明受精卵中绝大部分的mRNA从无活性转变为有活性，蛋白质合成速率显著提高．

Answer 1

分析 分析曲线图A：图示是根据海胆受精卵在有放线菌素D和无放线菌素D存在情况下培养时，对¹⁴C标记的缬氨酸参与蛋白质合成的实验结果绘制的曲线图．受精后10小时前，随着时间的推移，蛋白质分子的放射性逐渐增强；受精后10小时后，对照组中蛋白质分子放射性短暂减弱后快速增强，而实验组先逐渐减弱后趋于平衡．
分析曲线图B：未受精的卵细胞中¹⁴C-亮氨酸的掺入量变化很小，受精的卵细胞中¹⁴C-亮氨酸的掺入累积量较大．

解答 解：（1）海胆细胞中mRNA是由DNA转录形成，故合成mRNA的场所是细胞核和线粒体；mRNA的主要作用是携带遗传信息，作为蛋白质合成的模板．
（2）直接将¹⁴C标记的缬氨酸用于蛋白质合成的细胞器是核糖体，该过程为翻译，所依赖的模板是mRNA分子，所需的原料是4种游离的核糖核苷酸．
（3）图A中10h之前两曲线的变化基本一致，说明海胆受精卵在发育初期合成蛋白质的模板mRNA来自于卵细胞，并不依赖新合成的mRNA．受精10h后，处理组与对照组的区别说明受精卵发育后期合成蛋白质所需模板为新合成的mRNA．
（4）图B未受精的卵细胞中¹⁴C-亮氨酸的掺入量变化很小，说明未受精的卵细胞中大部分的mRNA不能用来翻译蛋白质．受精的卵细胞中¹⁴C-亮氨酸的掺入累积量与未受精的卵细胞相比较，说明受精卵中绝大部分的mRNA从无活性转变为有活性，蛋白质合成速率显著提高．
故答案为：
（1）细胞核和线粒体　  携带遗传信息，作为蛋白质合成的模板
（2）核糖体　  翻译  　mRNA　  核糖核苷酸
（3）受精卵在发育初期合成蛋白质的模板mRNA来自于卵细胞，并不依赖新合成的mRNA   　   受精卵发育后期合成蛋白质所需模板为新合成的mRNA
（4）未受精的卵细胞中大部分的mRNA不能用来翻译蛋白质     受精卵中绝大部分的mRNA从无活性转变为有活性，蛋白质合成速率显著提高

点评 本题主要考查动物细胞的胚胎发育过程、遗传信息的转录和翻译过程，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，难度适中．