Question

地中海贫血症属于常染色体遗传病．一对夫妇生有一位重型β地中海贫血症患儿，分析发现，患儿β-珠蛋白第39位氨基酸的编码序列发生了突变（C→T）．用PCR扩增包含该位点的一段DNA片段l，突变序列的扩增片段可用一种限制酶酶切为大小不同的两个片段m和s；但正常序列的扩增片段不能被该酶酶切，如甲图．目前患儿母亲再次怀孕，并接受了产前基因诊断．家庭成员及胎儿的PCR扩增产物酶切电泳带型示意图如乙图．（终止密码子为UAA、UAG、UGA．）

（1）上述研究过程所用限制酶主要从

 

中分离纯化出来，其作用的化学键是

 

．PCR扩增DNA片段时利用

 

解开双链．
（2）图示基因突变属于碱基对的

 

，据图分析，胎儿的基因型是

 

（基因用A、a表示）．患儿患病可能的原因是

 

的原始生殖细胞通过减数分裂产生配子时发生了基因突变；从基因表达角度分析，其患病的原因是

 

．
（3）若此家庭中患儿为男性，成年后与一表现型正常女子婚配（父母正常但有一个患地中海贫血症的弟弟）．请预测他们婚后生育一个患此病男孩的概率是

 

．
（4）研究发现，β--珠蛋白基因其它碱基部位的突变还会造成β-珠蛋白再生障碍性贫血，已发现第17对染色体的某基因座上至少有15种基因种类，这说明基因突变具有

 

特点．同时还发现许多中国人的第17个碱基A突变成T的相当普遍，但并未引起β--珠蛋白再生障碍性贫血，其原因是

 

．

Answer 1

考点：基因工程的原理及技术,基因突变的特征,用DNA片段进行PCR扩增

专题：

分析：1、分析题图：图（a）中突变序列的扩增片段可用一种限制酶酶切为大小不同的两个片段m和s，但正常序列的扩增片段不能被该酶酶切．
2、图（b）中为电泳图谱，母亲只有的一条l带，说明基因型是AA，没有突变位点，不被限制酶切割，父亲的一条l带还有一条s带和m带，说明父亲是杂合子，基因型是Aa，患儿只有s带和m带，没有l带，其基因型是aa，胎儿和父亲一样因型是Aa．

解答： 解：（1）限制酶主要从原核生物中分离纯化出来，其作用的化学键是磷酸二酯键．PCR过程中通过加热升高温度（95℃）打开双链，即通过高温解开双链．DNA在细胞内复制通过解旋酶解开双链．
（2）由以上分析可知患儿的基因型是aa，一个a来自父亲，另一个来自母亲，而母亲的基因型是AA，所以患儿发病的可能原因是母亲的卵原细胞在减数分裂时发生了基因突变．由图中信息可知：模板链的CTC突变为ATC后，转录的mRNA上的密码子由GAG变为UAG（终止密码子），使翻译提前终止，从而使合成的血红蛋白异常．
（3）一表现型正常女子，父母正常但有一个患地中海贫血症的弟弟，则父母的基因型为Aa，该女子的基因型为

1

3

AA或

2

3

Aa．患病男性的基因型为aa，则

2

3

Aa×aa生育一个患病男孩的概率=

2

3

×

1

2

×

1

2

=

1

6

．
（4）发现第17对染色体的某基因座上至少有15种基因种类，说明基因突变具有不定向性．同时还发现许多中国人的第17个碱基A突变成T的相当普遍，但并未引起β--珠蛋白再生障碍性贫血，其原因是一种氨基酸可以由多种密码子决定．
故答案为：
（1）原核生物    磷酸二酯键   高温（加热）
（2）替换   Aa   母亲   突变后终止密码子提前出现，翻译提前终止形成异常蛋白（其它合理说法给分）
（3）

1

6

（4）不定向性  一种氨基酸可以由多种密码子决定（或碱基改变后控制的氨基酸种类相同）
（其它合理说法给分）

点评：本题以信息题的形式综合考查了PCR、DNA复制、基因突变和减数分裂等相关知识点及其内在联系和应用，而且第三问考查了学生发散性思维的能力，运用知识解决问题的能力，具有一定的创新性和开放性．