Question

20．在許多脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物的未受精的卵細(xì)胞質(zhì)中貯存許多mRNA，科學(xué)家為探究mRNA作用的發(fā)揮與卵細(xì)胞是否受精的關(guān)系，用海膽的未受精卵和受精卵作實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)一：放線菌素D是海膽卵RNA合成的抑制劑．在有放線菌素D或沒有放線菌素D存在情況下，海膽受精卵對¹⁴C-纈氨酸的摻入比例實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖A．
實(shí)驗(yàn)二：將未受精的海膽卵和受精的海膽卵分別懸浮在含有¹⁴C-亮氨酸的條件下進(jìn)行培養(yǎng)（0時(shí)間表示受精的時(shí)刻），定時(shí)測定細(xì)胞中放射性亮氨酸的摻入累積量，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成的曲線如下圖B．

請根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)原理和結(jié)果回答下列問題：
（1）海膽細(xì)胞中合成mRNA的場所是細(xì)胞核和線粒體，mRNA的主要作用是攜帶遺傳信息，作為蛋白質(zhì)合成的模板．
（2）直接將¹⁴C標(biāo)記的纈氨酸用于蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞器是核糖體，該過程在生物學(xué)上稱為翻譯；此過程所依賴的模板是mRNA分子，合成該分子所需的原料是核糖核苷酸．
（3）圖A中10h之前兩曲線的變化基本一致，說明海膽受精卵在發(fā)育初期合成蛋白質(zhì)的模板mRNA來自于卵細(xì)胞，并不依賴新合成的mRNA．受精10h后，處理組與對照組的區(qū)別說明受精卵發(fā)育后期合成蛋白質(zhì)所需模板為新合成的mRNA．
（4）圖B未受精的卵細(xì)胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入量變化很小，說明未受精的卵細(xì)胞中大部分的mRNA不能用來翻譯蛋白質(zhì)．受精的卵細(xì)胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入累積量與未受精的卵細(xì)胞相比較，說明受精卵中絕大部分的mRNA從無活性轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚裕�蛋白質(zhì)合成速率顯著提高．

Answer 1

分析 分析曲線圖A：圖示是根據(jù)海膽受精卵在有放線菌素D和無放線菌素D存在情況下培養(yǎng)時(shí)，對¹⁴C標(biāo)記的纈氨酸參與蛋白質(zhì)合成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制的曲線圖．受精后10小時(shí)前，隨著時(shí)間的推移，蛋白質(zhì)分子的放射性逐漸增強(qiáng)；受精后10小時(shí)后，對照組中蛋白質(zhì)分子放射性短暫減弱后快速增強(qiáng)，而實(shí)驗(yàn)組先逐漸減弱后趨于平衡．
分析曲線圖B：未受精的卵細(xì)胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入量變化很小，受精的卵細(xì)胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入累積量較大．

解答 解：（1）海膽細(xì)胞中mRNA是由DNA轉(zhuǎn)錄形成，故合成mRNA的場所是細(xì)胞核和線粒體；mRNA的主要作用是攜帶遺傳信息，作為蛋白質(zhì)合成的模板．
（2）直接將¹⁴C標(biāo)記的纈氨酸用于蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞器是核糖體，該過程為翻譯，所依賴的模板是mRNA分子，所需的原料是4種游離的核糖核苷酸．
（3）圖A中10h之前兩曲線的變化基本一致，說明海膽受精卵在發(fā)育初期合成蛋白質(zhì)的模板mRNA來自于卵細(xì)胞，并不依賴新合成的mRNA．受精10h后，處理組與對照組的區(qū)別說明受精卵發(fā)育后期合成蛋白質(zhì)所需模板為新合成的mRNA．
（4）圖B未受精的卵細(xì)胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入量變化很小，說明未受精的卵細(xì)胞中大部分的mRNA不能用來翻譯蛋白質(zhì)．受精的卵細(xì)胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入累積量與未受精的卵細(xì)胞相比較，說明受精卵中絕大部分的mRNA從無活性轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚�，蛋白質(zhì)合成速率顯著提高．
故答案為：
（1）細(xì)胞核和線粒體　  攜帶遺傳信息，作為蛋白質(zhì)合成的模板
（2）核糖體　  翻譯  　mRNA　  核糖核苷酸
（3）受精卵在發(fā)育初期合成蛋白質(zhì)的模板mRNA來自于卵細(xì)胞，并不依賴新合成的mRNA   　   受精卵發(fā)育后期合成蛋白質(zhì)所需模板為新合成的mRNA
（4）未受精的卵細(xì)胞中大部分的mRNA不能用來翻譯蛋白質(zhì)     受精卵中絕大部分的mRNA從無活性轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚�，蛋白質(zhì)合成速率顯著提高

點(diǎn)評 本題主要考查動(dòng)物細(xì)胞的胚胎發(fā)育過程、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，意在考查考生的識(shí)圖能力和理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，準(zhǔn)確判斷問題的能力，難度適中．