Question

地中海贫血症属于常染色体遗传病。一堆夫妇生有一位重型β地中海贫血症患儿，分析发现，患儿血红蛋白β链第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，如图（a）。目前患儿母亲再次怀孕，并接受了产权基因诊断。家庭成员及胎儿的PCR扩增产物酶切电泳带型示意图见图（b）。（终止密码子为UAA、UAG、UGA。）

（1）在获得单链模板的方式上，PCR扩增与体内DNA复制不同，前者通过__________解开双链，后者通过________解开双链。

（2）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_______________过程产生配子时，发生了基因突变；从基因表达水平分析，其患病是由于_____________。

（3）研究者在另一种贫血症的一位患者β链基因中检测到一个新的突变位点，该突变导致β链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸。如果____________，但____________，则为证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点提供了一个有力证据。

Answer

（1） 解旋酶  高温  （2）Aa 母亲的  减数分裂  突变后终止密码子提前出现，翻译提前终止，使患儿的血细胞内合成了不正常的血红蛋白   （3）除了第102位氨基酸外，其他氨基酸都正常，但患者为贫血症且可以遗传给后代

【解析】DNA在细胞内复制是通过解旋酶的作用打开双链的。PCR不需要提供ATP，体系中有正反向引物，模板，酶，缓冲液，dNTP，水缓冲液中有金属离子等，反应经过变性，复性，延伸。在变性过程中通过加热温度升高到94℃左右，打开双链。根据图11（b）电泳图谱的信息，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。患儿是aa，一个a来自父亲，另一个来自母亲，而母亲是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是发生突变。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。研究者在另一种贫血症的一位患者β链基因中检测到一个新的突变位点，该突变导致β链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸。如果除了第102位氨基酸外，其他氨基酸都正常，但患者表现为贫血症，唯一原因就是β链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸所致，可以证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点，该项属于开放性答案，只要答案可以解释该问题，就应该得分。

【考点定位】本题以信息题的形式综合考查了pcr，DNA复制，基因突变，减数分裂等相关知识点及其内在联系和应用，而且第三问则考察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。题目个别问题难度较大。