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進行減數分裂。

①cAMP被稱為細胞內的第二信使。如圖2所示，當信號分子與_________結合后，通過G蛋白激活酶A，在其催化下由_________生成cAMP，作用于靶蛋白，調節細胞的生理過程。

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已知卵母細胞進入粗線期時，在顯微鏡下可觀察到聯會復合體蛋白（簡稱S蛋白） 沿染色體軸分布，進入核網期時，S蛋白則已完全從染色體上解離下來，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，并對此展開進一步研究。

實驗二：選取待定時期的胚胎卵巢，實驗組注射混有臺盼藍的干擾S基因表達的RNA（臺盼藍用于指示注射成功與否），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______小鼠卵母細胞提前進入核網期。

實驗三：體外培養特定時期的卵母細胞，實驗組添加酶A抑制劑，一段時間后，實驗組中可觀察到S蛋白沿染色體軸分布的卵母細胞為68.7%，對照組的相應數據為39.0%，表明cAMP會_________S蛋白與染色體的解離。

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 受體 ATP 2組處于核網期的細胞比例低于1組和3組 等量混有臺盼藍的不干擾S基因表達的RNA 促進 促進 cAMP促進了S蛋白與染色體的解離，從而促進細胞減數第一次分裂進入核網期

【解析】試題分析：據圖1分析，圖示中期同源染色體對稱排列在赤道板上，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，兩種處理下，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，聯會后的每一對同源染色體含有4條染色單體，稱為四分體。減數第一次分裂過程中，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，后期非同源染色體的自由組合也屬于基因重組。

（2）①根據以上分析可知，圖2中信號分子與細胞膜表面的受體結合，通過G蛋白激活酶A，然后催化ATP生成cAMP。

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RNA，則對照組應該注射等量混有臺盼藍的不干擾S基因表達的RNA。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。實驗三：根據題意分析，實驗組添加酶A抑制劑后，觀察到S蛋白沿染色體軸分布的卵母細胞的數量多于對照組，說明cAMP會促進S蛋白與染色體的解離。

④根據以上分析可知，cAMP促進了S蛋白與染色體的解離，從而促進細胞減數第一次分裂進入核網期。