Question

【題目】圖1所示為擬南芥根伸長區橫切圖，圖中根表皮細胞分為H型與R型，H型細胞與兩個皮層細胞接觸，將來分化成根毛細胞，R型細胞只與一個皮層細胞接觸，分化成非根毛細胞。研究表明多種基因參與根表皮細胞分化過程。

（1）細胞分化是指在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在_______上發生穩定性差異的過程。分化的根本原因是在個體發育過程中，不同細胞_______。

（2）S基因缺失突變體擬南芥根部發育模式出現紊亂。已知C蛋白可通過胞間連絲由R型細胞轉移到H型細胞。研究人員檢測了野生型和S缺失突變體擬南芥中C蛋白在R型與H型細胞中的分布，結果如圖2。說明S蛋白在C蛋白的轉移過程中起_______作用。

（3）S蛋白主要定位在細胞膜上，在H型細胞中含量多于R型細胞。Q蛋白可與S蛋白相互作用并影響S蛋白含量。當某種泛素分子與S蛋白連接時，可將S蛋白送入特定細胞器中降解，稱為泛素化降解。研究者推測：“Q蛋白可能參與了S蛋白的泛素化降解”為證實此推測，科研人員在S缺失突變體和S、Q雙缺失突變體擬南芥中均轉入能穩定表達S-GFP融合蛋白的質粒（GFP為綠色熒光蛋白），利用抗GFP抗體檢測S-GFP融合蛋白含量，如圖3，并在熒光顯微鏡下觀察S-GFP融合蛋白__________，如圖4。結果表明，Q蛋白通過_______S蛋白泛素化降解來影響S蛋白的含量，依據是________。

（4）綜上分析，不同根表皮細胞中Q蛋白表達水平不同，它通過與S蛋白相互作用，影響了S蛋白的含量。積累S蛋白多的細胞能夠________，從而分化成為________。進一步研究表明，G基因是抑制擬南芥根表皮細胞形成根毛細胞的關鍵基因，而C蛋白可通過相關途徑影響G基因的表達。

Answer 1

【答案】形態、結構和生理功能 遺傳信息執行情況不同（基因選擇性表達） 促進 在細胞的分布 抑制 Q蛋白缺失時，S-GFP融合蛋白含量減少，分子量增大；且從細胞膜進入到細胞質中 促使更多的C蛋白進入 根毛細胞

【解析】

細胞的后代在形態、結構和功能上發生差異的過程稱為細胞分化。細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達。基因表達是指將來自基因的遺傳信息合成功能性基因產物的過程，基因表達產物通常是蛋白質。基因表達包括轉錄和翻譯。轉錄過程由RNA聚合酶進行，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原則，合成相對應的RNA分子。翻譯過程是以信使RNA（mRNA）為模板，指導合成蛋白質的過程。

（1）細胞分化是指在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。分化的根本原因是基因的選擇性表達（不同細胞遺傳信息執行情況不同）。

（2）S基因缺失突變體擬南芥根部發育模式出現紊亂。已知C蛋白可通過胞間連絲由R型細胞轉移到H型細胞。研究人員檢測了野生型和S缺失突變體擬南芥中C蛋白在R型與H型細胞中的分布，結果如圖2，可知S缺失突變體中H型細胞占比減少，說明S蛋白在C蛋白的轉移過程中起促進作用。

（3）Q蛋白可能參與了S蛋白的泛素化降解（當某種泛素分子與S蛋白連接時，可將S蛋白送入特定細胞器中降解），在S缺失突變體和S、Q雙缺失突變體擬南芥中均轉入能穩定表達S-GFP融合蛋白的質粒（GFP為綠色熒光蛋白），在熒光顯微鏡下觀察S-GFP融合蛋白在細胞的分布，可以知道S蛋白的分布以及Q蛋白對S蛋白的作用。圖3、圖4結果表明，Q蛋白缺失時，S-GFP融合蛋白含量減少，分子量增大；且從細胞膜進入到細胞質中，說明Q蛋白通過抑制S蛋白泛素化降解來影響S蛋白的含量。

（4）S蛋白在C蛋白的轉移過程中起促進作用，積累S蛋白多的細胞能夠促使更多的C蛋白進入，C蛋白可通過胞間連絲由R型細胞轉移到H型細胞，H型細胞與兩個皮層細胞接觸，將來分化成根毛細胞。