Question

20．在許多脊椎動物和無脊椎動物的未受精的卵細胞質中貯存許多mRNA，科學家為探究mRNA作用的發揮與卵細胞是否受精的關系，用海膽的未受精卵和受精卵作實驗材料進行以下實驗：
實驗一：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驗結果如下圖A．
實驗二：將未受精的海膽卵和受精的海膽卵分別懸浮在含有¹⁴C-亮氨酸的條件下進行培養（0時間表示受精的時刻），定時測定細胞中放射性亮氨酸的摻入累積量，得到的實驗結果繪制成的曲線如下圖B．

請根據以上實驗原理和結果回答下列問題：
（1）海膽細胞中合成mRNA的場所是細胞核和線粒體，mRNA的主要作用是攜帶遺傳信息，作為蛋白質合成的模板．
（2）直接將¹⁴C標記的纈氨酸用于蛋白質合成的細胞器是核糖體，該過程在生物學上稱為翻譯；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育初期合成蛋白質的模板mRNA來自于卵細胞，并不依賴新合成的mRNA．受精10h后，處理組與對照組的區別說明受精卵發育后期合成蛋白質所需模板為新合成的mRNA．
（4）圖B未受精的卵細胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入量變化很小，說明未受精的卵細胞中大部分的mRNA不能用來翻譯蛋白質．受精的卵細胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入累積量與未受精的卵細胞相比較，說明受精卵中絕大部分的mRNA從無活性轉變為有活性，蛋白質合成速率顯著提高．

Answer 1

分析 分析曲線圖A：圖示是根據海膽受精卵在有放線菌素D和無放線菌素D存在情況下培養時，對¹⁴C標記的纈氨酸參與蛋白質合成的實驗結果繪制的曲線圖．受精后10小時前，隨著時間的推移，蛋白質分子的放射性逐漸增強；受精后10小時后，對照組中蛋白質分子放射性短暫減弱后快速增強，而實驗組先逐漸減弱后趨于平衡．
分析曲線圖B：未受精的卵細胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入量變化很小，受精的卵細胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入累積量較大．

解答 解：（1）海膽細胞中mRNA是由DNA轉錄形成，故合成mRNA的場所是細胞核和線粒體；mRNA的主要作用是攜帶遺傳信息，作為蛋白質合成的模板．
（2）直接將¹⁴C標記的纈氨酸用于蛋白質合成的細胞器是核糖體，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育初期合成蛋白質的模板mRNA來自于卵細胞，并不依賴新合成的mRNA．受精10h后，處理組與對照組的區別說明受精卵發育后期合成蛋白質所需模板為新合成的mRNA．
（4）圖B未受精的卵細胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入量變化很小，說明未受精的卵細胞中大部分的mRNA不能用來翻譯蛋白質．受精的卵細胞中¹⁴C-亮氨酸的摻入累積量與未受精的卵細胞相比較，說明受精卵中絕大部分的mRNA從無活性轉變為有活性，蛋白質合成速率顯著提高．
故答案為：
（1）細胞核和線粒體　  攜帶遺傳信息，作為蛋白質合成的模板
（2）核糖體　  翻譯  　mRNA　  核糖核苷酸
（3）受精卵在發育初期合成蛋白質的模板mRNA來自于卵細胞，并不依賴新合成的mRNA   　   受精卵發育后期合成蛋白質所需模板為新合成的mRNA
（4）未受精的卵細胞中大部分的mRNA不能用來翻譯蛋白質     受精卵中絕大部分的mRNA從無活性轉變為有活性，蛋白質合成速率顯著提高

點評 本題主要考查動物細胞的胚胎發育過程、遺傳信息的轉錄和翻譯過程，意在考查考生的識圖能力和理解所學知識要點，把握知識間內在聯系，形成知識網絡結構的能力；能運用所學知識，準確判斷問題的能力，難度適中．