Question

5．中國女科學家屠呦呦獲2015年諾貝爾生理醫學獎，她研制的抗瘧藥青蒿素挽救了數百萬人的生命．但是青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性種植影響較大．研究人員已經弄清了青蒿細胞中青蒿素的合成途徑（如圖實線框內所示），并且發現酵母細胞也能夠產生青蒿素合成的中間產物FPP（如圖虛線框內所示）．請回答問題：

（1）在FPP合成酶基因表達過程中，完成過程②需要的物質有ATP、tRNA、mRNA、氨基酸核糖體等．（至少填出兩樣）
（2）根據圖示代謝過程，科學家在設計培育能生產青蒿素的酵母細胞過程中，需要向酵母細胞中導入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因等基因．構建重組表達載體需要限制酶和DNA連接酶酶的幫助．
（3）實驗發現，酵母細胞導入相關基因后，這些基因能正常表達，但酵母合成的青蒿素仍很少，根據圖解分析原因可能是酵母細胞中部分FPP用于合成固醇，為提高酵母菌合成的青蒿素的產量，請提出一個合理的思路降低ERG9酶的合成量（干擾ERG9酶合成的過程或降低ERG9酶活性）．
（4）青蒿種群中花的白色和黃色是一對相對性狀，但白花植株抗病性弱易死亡且青蒿素含量低，則經多代培養之后，該種群是否發生了進化？是．低溫處理野生型青蒿（二倍體）可獲得四倍體植株，四倍體青蒿與野生型青蒿不是（是、不是）同一物種，原因是其雜交后代三倍體不育．

Answer 1

分析 分析題圖：圖中實線方框中表示青蒿細胞中青蒿素的合成途徑，青蒿素的合成需要FPP合成酶、ADS酶和CYP71AV1酶．虛線方框表示酵母細胞合成FPP合成酶及固醇的過程，酵母細胞只能合成FPP合成酶，不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，因此其不能合成青蒿素．

解答 解：（1）圖中②是翻譯過程，該過程需要的條件有：原料（氨基酸）、模板（mRNA）、tRNA、核糖體（場所）、酶等．
（2）由圖可知，酵母細胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，即酵母細胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因．構建基因表達載體時，首先需要用限制酶切割外源DNA分子和運載體，其次還需要DNA連接酶將目的基因與運載體連接形成重組DNA分子．
（3）由圖可知，酵母細胞中部分FPP用于合成了固醇，因此將相關基因導入酵母菌后，即使這些基因能正常表達，酵母菌合成的青蒿素仍很少，由此可推知提高酵母菌合成的青蒿素的產量的一個思路為降低ERG9酶的合成量（干擾ERG9酶合成的過程或降低ERG9酶活性）．
（4）生物進化的實質是基因頻率的改變，在自然選擇或人工選擇的作用下，控制花色的基因頻率發生了改變，所以經多代培養之后，該種群發生了進化．四倍體青蒿與野生型青蒿雜交后代為三倍體，其減數分裂時染色體配對紊亂，不能產生正常的配子，所以不育，因而不是同一物種．
故答案為：
（1）氨基酸     核糖體
（2）ADS酶基因、CYP71AV1酶基因      限制酶和DNA連接酶
（3）酵母細胞中部分FPP用于合成固醇   降低ERG9酶的合成量（干擾ERG9酶合成的過程或降低ERG9酶活性）
（4）是      不是         其雜交后代三倍體不育

點評 本題結合圖解，考查遺傳信息的轉錄和翻譯、基因自由組合定律的實質及應用，要求考生識記遺傳信息轉錄和翻譯的過程、場所、條件及產物等；掌握基因自由組合定律的實質，能運用逐對分析法解題；同時還要求考生能分析題圖，從中提取有效信息答題．