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，分析發現，患兒血紅蛋白β鏈第39位氨基酸的編碼序列發生了點突變（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，如圖（a）．目前患兒母親再次懷孕，并接受了產前基因診斷．家庭成員及胎兒的PCR擴增產物酶切電泳帶型示意圖見圖（b）．（終止密碼子為UAA、UAG、UGA．）

（1）在獲得單鏈模板的方式上，PCR擴增與體內DNA復制不同，前者通過

 

解開雙鏈，后者通過

 

解開雙鏈．
（2）據圖分析，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

 

過程產生配子時，發生了基因突變；從基因表達水平分析，其患病是由于

 

．
（3）研究者在另一種貧血癥的一位患者β鏈基因中檢測到一個新的突變位點，該突變導致β鏈第102位的天冬酰胺替換為蘇氨酸．如果

 

，但

 

，則為證明該突變位點就是這種貧血癥的致病位點提供了一個有力證據．

Answer 1

考點：常見的人類遺傳病,細胞的減數分裂,基因突變的特征,PCR技術的基本操作和應用

專題：

分析：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．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帶，其基因型是aa，胎兒和父親一樣因型是Aa．

解答： 解：（1）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，所以患兒發病的可能原因是母親的卵原細胞在減數分裂時發生了基因突變．由圖中信息可知：模板鏈的GTC突變為ATC后，轉錄的mRNA上的密碼子由GAG變為UAG（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）研究者在另一種貧血癥的一位患者β鏈基因中檢測到一個新的突變位點，該突變導致β鏈第102位的天冬酰胺替換為蘇氨酸．如果除了第102位氨基酸外，其他氨基酸都正常，但患者表現為貧血癥，唯一原因就是β鏈第102位的天冬酰胺替換為蘇氨酸所致，可以證明該突變位點就是這種貧血癥的致病位點．（該題屬于開放性答案，只要答案可以解釋該問題，就可以得分）
故答案為：
（1）高溫   解旋酶         
（2）Aa   母親    減數分裂     mRNA上編碼第39位氨基酸的密碼子變為終止密碼子，β鏈的合成提前終止，β鏈變短而失去功能
（3）在無親緣關系的這種貧血癥患者中檢測到該突變位點   正常人未檢測到該該突變位點的純合子
（患者編碼區的其他位點正常，第102位天冬酰胺替換為蘇氨酸）
（將患者的第102位蘇氨酸轉換為天冬酰胺，貧血癥被治愈）

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