細(xì)胞自噬是真核生物中普存在的現(xiàn)象,有利于細(xì)胞度過營養(yǎng)缺乏的時期,對生物體具有重要意義。但其調(diào)節(jié)機制尚未研究清楚,科研人員利用秀麗隱桿線蟲進(jìn)行相關(guān)研究。
(1)秀麗隱桿線蟲有兩種性別,雌雄同體(2n=10+XX)和雄性(2n=10+X),雌雄同體線蟲可自交產(chǎn)生后代,雄蟲存在時也可以雜交。特定環(huán)境下,雌雄同體線蟲經(jīng) 減數(shù)分裂減數(shù)分裂過程產(chǎn)生較多的 不含X染色體的(或染色體組為n=5+0)不含X染色體的(或染色體組為n=5+0)配子,該配子與染色體組成為n=5+X的配子結(jié)合發(fā)育成雄性個體。
(2)研究者用誘變劑處理雌雄同體成蟲,任其自交產(chǎn)生F1代、F2代。
①若F1代就出現(xiàn)突變個體,一般認(rèn)為該突變性狀為顯性,這是因為:基因突變具有 低頻性低頻性的特點,雌雄配子含有相同位點的突變基因的可能性極低,故突變個體可被視為 雜合子雜合子(純合子/雜合子),其表現(xiàn)出的性狀是顯性性狀。
②在F2代出現(xiàn)了某一種自噬異常突變體,在普通環(huán)境下,將其與野生型雄蟲共同培養(yǎng),可根據(jù)子代是否出現(xiàn)較多性別為 雄性雄性的個體判斷雜交是否成功,再選擇其子代中表現(xiàn)型為 野生型雌雄同體野生型雌雄同體的個體自交,自交子代表現(xiàn)型及比例為野生型雌雄同體:突變型雌雄同體=3:1,初步判斷此突變性狀為 單單 基因隱性突變決定的。
(3)為確定此自噬異常突變體中突變的基因,科研人員對相應(yīng)cDNA測序,發(fā)現(xiàn)突變體E基因異常,如圖1所示
綜合上述結(jié)果,從分子水平闡述此突變體自噬異常的原因是 E基因內(nèi)發(fā)生了由G-C到T-A堿基對的替換,導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA相應(yīng)位置的谷氨酸密碼子變?yōu)榻K止密碼,導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯提前終止,短于正常蛋白,導(dǎo)致其功能異常,使自噬過程異常。E基因內(nèi)發(fā)生了由G-C到T-A堿基對的替換,導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA相應(yīng)位置的谷氨酸密碼子變?yōu)榻K止密碼,導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯提前終止,短于正常蛋白,導(dǎo)致其功能異常,使自噬過程異常。。
(4)已知細(xì)胞自噬的過程如圖2所示。
為確定E基因在自噬過程中的作用位置,科研人員利用已知功能的L基因突變體進(jìn)行了一系列觀察研究,結(jié)果如下:
線蟲類型 | 細(xì)胞自噬的現(xiàn)象 | ||
自噬小體 | 自噬溶酶體 | 自噬底物降解 | |
野生型 | 少量 | 有 | 是 |
E基因突變體 | 無 | 無 | 否 |
L基因突變體 | 大量 | 無 | 否 |
E與L基因雙突變體 | ⅰ 無 無 |
ⅱ 無 無 |
ⅲ 否 否 |
(5)由于生物之間具有
統(tǒng)一性
統(tǒng)一性
,細(xì)胞內(nèi)自噬過程及調(diào)控機制高度相近,使得結(jié)構(gòu)簡單的線蟲成為細(xì)胞自噬研究的模式生物。【答案】減數(shù)分裂;不含X染色體的(或染色體組為n=5+0);低頻性;雜合子;雄性;野生型雌雄同體;單;E基因內(nèi)發(fā)生了由G-C到T-A堿基對的替換,導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA相應(yīng)位置的谷氨酸密碼子變?yōu)榻K止密碼,導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯提前終止,短于正常蛋白,導(dǎo)致其功能異常,使自噬過程異常。;無;無;否;統(tǒng)一性
【解答】
【點評】
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