Question

【題目】哺乳動(dòng)物精子發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。構(gòu)成生精小管管壁的睪丸支持細(xì)胞是唯一與生精細(xì)胞直接接觸的體細(xì)胞，它不僅起著結(jié)構(gòu)上的支持作用，更起著營(yíng)養(yǎng)與調(diào)節(jié)的作用。研究人員發(fā)現(xiàn)睪丸支持細(xì)胞中特異性表達(dá)的Rictor基因可能是精子發(fā)生的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)控基因，對(duì)此進(jìn)行了一系列研究。

（1）哺乳動(dòng)物的精子是由_______細(xì)胞經(jīng)過(guò)_________形成的子細(xì)胞變形而來(lái)。

（2）研究者構(gòu)建了睪丸支持細(xì)胞Rictor基因敲除小鼠，為了檢驗(yàn)基因敲除效果，研究者測(cè)定了正常鼠和敲除鼠的相關(guān)蛋白的表達(dá)量，如下圖所示：

據(jù)圖可知_____組是敲除鼠。蛋白Tubulin作為參照物質(zhì)，是由于該蛋白__________。

（3）研究人員進(jìn)一步證實(shí)睪丸支持細(xì)胞缺失Rictor基因后，敲除鼠表現(xiàn)為無(wú)精癥且雄性不育。為檢驗(yàn)“無(wú)精癥是因?yàn)榍贸�鼠精子發(fā)生過(guò)程阻滯”這一推測(cè)，分別取正常鼠和敲除鼠的生精小管中的細(xì)胞，用流式細(xì)胞儀檢測(cè)生精小管中各種細(xì)胞的數(shù)量，如下圖所示（體細(xì)胞的DNA含量為2C）：

a. DNA含量為1C的細(xì)胞是______細(xì)胞，DNA含量為2C的細(xì)胞是_____細(xì)胞。

b. 結(jié)果顯示，與正常鼠相比，敲除鼠生精小管中各種細(xì)胞數(shù)量的變化為______。說(shuō)明敲除鼠的精子發(fā)生過(guò)程被阻滯在______________時(shí)期。

（4）精子發(fā)生過(guò)程中，激素調(diào)節(jié)發(fā)揮重要作用。研究者檢測(cè)了正常鼠和敲除鼠血清中幾種激素的水平，結(jié)果如下圖所示。推測(cè)對(duì)精子的發(fā)生具有重要作用的是_______。

（5）綜上所述，睪丸支持細(xì)胞Rictor基因的缺失引起________和________，從而導(dǎo)致無(wú)精癥，最終致使敲除鼠完全喪失生育能力。

Answer 1

【答案】精原 減數(shù)分裂 B 在細(xì)胞內(nèi)含量穩(wěn)定 精細(xì)胞和精子 精原細(xì)胞和次級(jí)精母細(xì)胞 DNA含量為1C的細(xì)胞減少，DNA含量為2C的細(xì)胞增多 減數(shù)第二次分裂 睪酮 睪酮含量下降 精子發(fā)生過(guò)程的阻滯

【解析】

睪丸支持細(xì)胞中特異性表達(dá)的Rictor基因可能是精子發(fā)生的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)控基因，睪丸支持細(xì)胞缺失Rictor基因后，敲除鼠可能會(huì)表現(xiàn)為無(wú)精癥且雄性不育，以下是對(duì)此結(jié)論的探究論證過(guò)程。

（1）哺乳動(dòng)物的精子是由精原細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂形成精細(xì)胞，精細(xì)胞變形發(fā)育為精子。

（2）基因敲除后，相應(yīng)蛋白的表達(dá)量大幅減少，A組比B組的Rictor多很多，因此B組是敲除鼠。蛋白Tubulin是組成微管的蛋白質(zhì)，稱為微管蛋白，由于該蛋白在細(xì)胞內(nèi)含量穩(wěn)定，因此常作為參照物質(zhì)。

（3）DNA含量為2C的細(xì)胞為精原細(xì)胞、次級(jí)精母細(xì)胞，1C的細(xì)胞為精細(xì)胞或精子；初級(jí)精母細(xì)胞的DNA為4C。DNA含量由2C到4C的變化過(guò)程為精原細(xì)胞形成初級(jí)精母細(xì)胞的過(guò)程，與正常鼠相比，敲除鼠的4C細(xì)胞（初級(jí)精母細(xì)胞）略微增加，2C細(xì)胞（精原細(xì)胞、次級(jí)精母細(xì)胞）增加，而1C細(xì)胞（精細(xì)胞）減少，說(shuō)明敲除鼠精子形成過(guò)程阻滯在減數(shù)第二次分裂（次級(jí)精母細(xì)胞形成精細(xì)胞）過(guò)程。

a.DNA含量為1C的細(xì)胞是精細(xì)胞和精子細(xì)胞，DNA含量為2C的細(xì)胞是精原細(xì)胞和次級(jí)精母細(xì)胞細(xì)胞。

b.結(jié)果顯示，與正常鼠相比，敲除鼠生精小管中各種細(xì)胞數(shù)量的變化為DNA含量為1C的細(xì)胞減少，DNA含量為2C的細(xì)胞增多。說(shuō)明敲除鼠的精子發(fā)生過(guò)程被阻滯在減數(shù)第二次分裂時(shí)期。

（4）圖中三種激素分別是正常鼠和敲除鼠血清中幾種激素的水平，前兩種激素差別不大，敲除鼠中睪酮的水平明顯低于正常鼠，推測(cè)對(duì)精子的發(fā)生具有重要作用的是睪酮。

（5）綜上所述，睪丸支持細(xì)胞Rictor基因的缺失引起睪酮含量下降和精子形成的過(guò)程發(fā)生阻滯，從而導(dǎo)致無(wú)精癥，最終致使敲除鼠完全喪失生育能力。