Question

【題目】哺乳動物精子發(fā)生是一個復(fù)雜的過程。構(gòu)成生精小管管壁的睪丸支持細胞是唯一與生精細胞直接接觸的體細胞，它不僅起著結(jié)構(gòu)上的支持作用，更起著營養(yǎng)與調(diào)節(jié)的作用。研究人員發(fā)現(xiàn)睪丸支持細胞中特異性表達的Rictor基因可能是精子發(fā)生的一個關(guān)鍵調(diào)控基因，對此進行了一系列研究。

（1）哺乳動物的精子是由_______細胞經(jīng)過_________形成的子細胞變形而來。

（2）研究者構(gòu)建了睪丸支持細胞Rictor基因敲除小鼠，為了檢驗基因敲除效果，研究者測定了正常鼠和敲除鼠的相關(guān)蛋白的表達量，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）研究人員進一步證實睪丸支持細胞缺失Rictor基因后，敲除鼠表現(xiàn)為無精癥且雄性不育。為檢驗“無精癥是因為敲除鼠精子發(fā)生過程阻滯”這一推測，分別取正常鼠和敲除鼠的生精小管中的細胞，用流式細胞儀檢測生精小管中各種細胞的數(shù)量，如下圖所示（體細胞的DNA含量為2C）：

a. DNA含量為1C的細胞是______細胞，DNA含量為2C的細胞是_____細胞。

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

（4）精子發(fā)生過程中，激素調(diào)節(jié)發(fā)揮重要作用。研究者檢測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。推測對精子的發(fā)生具有重要作用的是_______。

（5）綜上所述，睪丸支持細胞Rictor基因的缺失引起________和________，從而導(dǎo)致無精癥，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 在細胞內(nèi)含量穩(wěn)定 精細胞和精子 精原細胞和次級精母細胞 DNA含量為1C的細胞減少，DNA含量為2C的細胞增多 減數(shù)第二次分裂 睪酮 睪酮含量下降 精子發(fā)生過程的阻滯

【解析】

睪丸支持細胞中特異性表達的Rictor基因可能是精子發(fā)生的一個關(guān)鍵調(diào)控基因，睪丸支持細胞缺失Rictor基因后，敲除鼠可能會表現(xiàn)為無精癥且雄性不育，以下是對此結(jié)論的探究論證過程。

（1）哺乳動物的精子是由精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成精細胞，精細胞變形發(fā)育為精子。

（2）基因敲除后，相應(yīng)蛋白的表達量大幅減少，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的細胞為精原細胞、次級精母細胞，1C的細胞為精細胞或精子；初級精母細胞的DNA為4C。DNA含量由2C到4C的變化過程為精原細胞形成初級精母細胞的過程，與正常鼠相比，敲除鼠的4C細胞（初級精母細胞）略微增加，2C細胞（精原細胞、次級精母細胞）增加，而1C細胞（精細胞）減少，說明敲除鼠精子形成過程阻滯在減數(shù)第二次分裂（次級精母細胞形成精細胞）過程。

a.DNA含量為1C的細胞是精細胞和精子細胞，DNA含量為2C的細胞是精原細胞和次級精母細胞細胞。

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

（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，推測對精子的發(fā)生具有重要作用的是睪酮。

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