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北京试卷学习材料周周练(17)

2026-09-16 16:39:25

北京试卷学习材料周周练(17)

精原干细胞的命运

情境来源：2024-2025学年高中下学期期末模拟考试（北京专用，人教版2019必修2）

知识点归纳：必修2第2章基因和染色体的关系；必修2第4章基因的表达

在雄性哺乳动物精子发生中，精原干细胞（SSC）的命运分两种，一种是通过有丝分裂进行自我更新；另一种是在维甲酸（RA）的刺激下启动减数分裂产生精子。SSC有丝分裂与减数分裂之间的平衡与转换的有序进行是精子发生的关键。

SSC在睾丸内各种胞外生长因子和激素作用下，结合SSC胞内关键基因的表达，形成了一个对SSC命运精细而复杂的调控网络（图1）。研究者发现，gdnf基因表达的GDNF蛋白是维持SSC数量的重要因子，该基因广泛表达于睾丸内多种细胞。缺失一个gdnf等位基因的小鼠出现SSC耗竭的现象，gdnf基因过表达的小鼠SSC的数量多于野生型，并且无法响应RA的刺激进入减数分裂。表明GDNF能维持SSC的有丝分裂，并拮抗其进入减数分裂。

雄性哺乳动物性成熟前，睾丸内的支持细胞可以表达RA降解酶来降低睾丸内的RA水平，使减数分裂无法启动。性成熟后，促性腺激素（FSH、LH等）水平上升，作用于支持细胞，促进GDNF、FGF、CSF等因子的分泌，同时还可以促进RA的合成与释放，提高睾丸内RA的水平。RA能诱导多种减数分裂相关基因的表达，合成减数分裂所需蛋白质，如：黏连蛋白复合体REC8和RAD21L，REC8有利于姐妹染色单体的黏连，RAD21L介导同源染色体的非姐妹染色单体之间的黏连，作用效果如图2。

SSC的分裂是人和动物繁衍的重要一环。随着科技的发展，已相继发现了众多与SSC分裂相关的调控基因和功能蛋白，这些基因的作用机制及途径还需进一步探索，以完善其调控网络。

(1)（必备知识）减数分裂过程中与有丝分裂过程相似的是分裂，该分裂过程与有丝分裂过程的主要区别是。

(2)（阅读信息提取和理解）若根据REC8和RAD21L两种黏连蛋白的功能推测，Rec8和Rad21L两种基因在减数分裂过程中表达的时期和两蛋白质降解的时期可能的是。

注：MI为减数分裂I；MII为减数分裂II

(3)（阅读信息提取和理解）若SSC有丝分裂的进行对GDNF存在剂量依赖性，原文中的依据是：。

(4)（阅读信息提取和理解）若哺乳动物性成熟之后在促性腺激素的作用下SSC启动减数分裂产生成熟的精子。随着该过程持续进行，并不会出现SSC耗竭的现象。请从稳态与平衡的角度利用文中信息分析原因。（2分）

(5)（知识迁移与应用）你认为对哺乳动物SSC有丝分裂与减数分裂调控机制的研究在生产生活中有哪些重要意义？（答出一点）

【答案】（1）减数第二次（MII）；减数第二次分裂过程中无同源染色体（有丝分裂有同源染色体，而 MII 染色体数已减半，无同源染色体）。

（2）B REC8 功能：维持姐妹染色单体黏连，需在间期（DNA 复制后）表达，在 MII 后期着丝粒分裂前降解。RAD21L 功能：介导同源染色体非姐妹染色单体黏连，需在 MI 前期（联会时）表达，在 MI 后期同源染色体分离前降解。

（3）依据：缺失一个 gdnf 等位基因（半合子）的小鼠 SSC 耗竭，过表达 gdnf 的小鼠 SSC 数量过多且无法进入减数分裂，说明 SSC 数量对 GDNF 剂量敏感。

（4）原因：性成熟后，促性腺激素一方面促进 RA 合成，诱导 SSC 进入减数分裂；另一方面维持 GDNF 等因子的适度表达，确保部分 SSC 通过有丝分裂自我更新，维持种群数量平衡（2 分）。

（5）意义：

农业方面：通过调控 SSC 分裂提高优良家畜的繁殖效率；

医学方面：为男性不育症（如 SSC 分化异常）提供治疗靶点；

生物技术方面：助力精子发生机制研究，优化体外受精技术（答出一点即可）。

变式训练：精原干细胞（SSC）的命运分两种，一种是通过有丝分裂进行自我更新；另一种是在维甲酸（RA）的刺激下启动减数分裂产生精子，如（图1）。缺失一个gdnf等位基因的小鼠出现SSC耗竭的现象，gdnf基因过表达的小鼠SSC的数量多于野生型，并且无法响应RA的刺激进入减数分裂。雄性哺乳动物性成熟前，睾丸内的支持细胞可以表达RA降解酶来降低睾丸内的RA水平，使减数分裂无法启动。性成熟后，促性腺激素（FSH、LH等）水平上升，作用于支持细胞，促进GDNF、FGF、CSF等因子的分泌，同时还可以促进RA的合成与释放，提高睾丸内RA的水平。RA能诱导多种减数分裂相关基因的表达，合成减数分裂所需蛋白质，如：黏连蛋白复合体REC8和RAD21L，REC8有利于姐妹染色单体的黏连，RAD21L介导同源染色体的非姐妹染色单体之间的黏连，作用效果如图2。