Question

地中海貧血癥屬于常染色體遺傳病．一對夫婦生有一位重型β地中海貧血癥患兒，分析發(fā)現(xiàn)，患兒β-珠蛋白第39位氨基酸的編碼序列發(fā)生了突變（C→T）．用PCR擴增包含該位點的一段DNA片段l，突變序列的擴增片段可用一種限制酶酶切為大小不同的兩個片段m和s；但正常序列的擴增片段不能被該酶酶切，如甲圖．目前患兒母親再次懷孕，并接受了產(chǎn)前基因診斷．家庭成員及胎兒的PCR擴增產(chǎn)物酶切電泳帶型示意圖如乙圖．（終止密碼子為UAA、UAG、UGA．）

（1）上述研究過程所用限制酶主要從

 

中分離純化出來，其作用的化學鍵是

 

．PCR擴增DNA片段時利用

 

解開雙鏈．
（2）圖示基因突變屬于堿基對的

 

，據(jù)圖分析，胎兒的基因型是

 

（基因用A、a表示）．患兒患病可能的原因是

 

的原始生殖細胞通過減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時發(fā)生了基因突變；從基因表達角度分析，其患病的原因是

 

．
（3）若此家庭中患兒為男性，成年后與一表現(xiàn)型正常女子婚配（父母正常但有一個患地中海貧血癥的弟弟）．請預測他們婚后生育一個患此病男孩的概率是

 

．
（4）研究發(fā)現(xiàn)，β--珠蛋白基因其它堿基部位的突變還會造成β-珠蛋白再生障礙性貧血，已發(fā)現(xiàn)第17對染色體的某基因座上至少有15種基因種類，這說明基因突變具有

 

特點．同時還發(fā)現(xiàn)許多中國人的第17個堿基A突變成T的相當普遍，但并未引起β--珠蛋白再生障礙性貧血，其原因是

 

．

Answer 1

考點：基因工程的原理及技術,基因突變的特征,用DNA片段進行PCR擴增

專題：

分析：1、分析題圖：圖（a）中突變序列的擴增片段可用一種限制酶酶切為大小不同的兩個片段m和s，但正常序列的擴增片段不能被該酶酶切．
2、圖（b）中為電泳圖譜，母親只有的一條l帶，說明基因型是AA，沒有突變位點，不被限制酶切割，父親的一條l帶還有一條s帶和m帶，說明父親是雜合子，基因型是Aa，患兒只有s帶和m帶，沒有l(wèi)帶，其基因型是aa，胎兒和父親一樣因型是Aa．

解答： 解：（1）限制酶主要從原核生物中分離純化出來，其作用的化學鍵是磷酸二酯鍵．PCR過程中通過加熱升高溫度（95℃）打開雙鏈，即通過高溫解開雙鏈．DNA在細胞內(nèi)復制通過解旋酶解開雙鏈．
（2）由以上分析可知患兒的基因型是aa，一個a來自父親，另一個來自母親，而母親的基因型是AA，所以患兒發(fā)病的可能原因是母親的卵原細胞在減數(shù)分裂時發(fā)生了基因突變．由圖中信息可知：模板鏈的CTC突變?yōu)锳TC后，轉(zhuǎn)錄的mRNA上的密碼子由GAG變?yōu)閁AG（終止密碼子），使翻譯提前終止，從而使合成的血紅蛋白異常．
（3）一表現(xiàn)型正常女子，父母正常但有一個患地中海貧血癥的弟弟，則父母的基因型為Aa，該女子的基因型為

1

3

AA或

2

3

Aa．患病男性的基因型為aa，則

2

3

Aa×aa生育一個患病男孩的概率=

2

3

×

1

2

×

1

2

=

1

6

．
（4）發(fā)現(xiàn)第17對染色體的某基因座上至少有15種基因種類，說明基因突變具有不定向性．同時還發(fā)現(xiàn)許多中國人的第17個堿基A突變成T的相當普遍，但并未引起β--珠蛋白再生障礙性貧血，其原因是一種氨基酸可以由多種密碼子決定．
故答案為：
（1）原核生物    磷酸二酯鍵   高溫（加熱）
（2）替換   Aa   母親   突變后終止密碼子提前出現(xiàn)，翻譯提前終止形成異常蛋白（其它合理說法給分）
（3）

1

6

（4）不定向性  一種氨基酸可以由多種密碼子決定（或堿基改變后控制的氨基酸種類相同）
（其它合理說法給分）

點評：本題以信息題的形式綜合考查了PCR、DNA復制、基因突變和減數(shù)分裂等相關知識點及其內(nèi)在聯(lián)系和應用，而且第三問考查了學生發(fā)散性思維的能力，運用知識解決問題的能力，具有一定的創(chuàng)新性和開放性．