帕金森综合征(PD)是中老年人常见的中枢神经系统疾病。早发性PD与遗传因素关系密切,一般发病年龄≤45岁。
(1)图1为某早发性PD家系图。据图可以初步判断此病的遗传方式为________。
(2)已知Parkin基因编码Parkin蛋白,该基因有12个外显子(基因中可以表达的部分),结构如图2所示。对上述家庭六位成员的DNA测序分析发现,患者Parkin基因的外显子7存在序列异常,基因相关区域用MwoI酶处理后,电泳结果如图3(bp表示碱基对)。
①II2和II4电泳显示三个条带的片段长度分别为272bp、181bp、97bp,结果说明,与正常人相比,患者的Parkin基因的外显子7序列异常的具体改变为________,从而导致________,出现图3所示结果。
②据电泳图分析可知患者的Parkin基因组成为________(填“纯合”或“杂合”)状态,其致病基因来自________,该电泳结果不能将II2和II4患病的遗传基础解释清楚。
(3)研究者推测该家系的Parkin基因可能还存在其它外显子的改变,利用荧光定量PCR技术进行进一步的分析。在相同的PCR条件下,设计4对荧光引物,同时扩增外显子4、7、8、11 ,检测PCR产物相对量,结果如图4。
①结果显示,患者细胞中外显子4的含量为本人其它外显子的一半,说明患者Parkin基因的外显子4有1/2是突变的,此变异来自于亲代中的________。
②外显子7的序列改变在此项检测中并没有显现,试分析原因: ________。
③请综合图1、3、4结果,解释II2患病的原因: ________。
(4)研究发现一些早发性PD患者的Parkin基因外显子11的某位点G被T替换,为研究该突变与早发性PD的发生是否有关,请写出调查研究思路:________。若调查结果为________,则表明该突变与早发性PD的发生有关。
阅读资料,回答问题。
DNA是主要遗传物质,能够储存足够量的遗传信息,这此遗传信息就蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中。如何才能测定某段DNA分子的序列信息呢?
DNA测序技术到目前为止已经发展了三代。第一代DNA测序技术是1975年由桑格和考尔森开创的链终止法又称Sanger法。在1977年,桑格测定了第一个基因组序列,噬菌体X174,全长5375个碱基。自此,人类获得了窥探生命遗传差异本质的能力,并以此为开端步入基因组学时代。这种方法至今还在广泛使用。研究人员在Sanger法的多年实践之中不断对其进行改进。在2001年完成的首个人类基因组图谱就是以改进了的Sanger法进行测序的。
Sanger法核心原理:由于双脱氧核苷酸(ddNTP)的2′和3′都不含羟基,其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键,因此可以中断DNA分子合成反应,在四个含有4种脱氧核苷酸(dNTP)的DNA体外合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP(分别为:ddATP,ddCTP,ddGTP和ddTTP)。在PCR过程中复制随机终止,产生四组不同长度的一系列终止处带有标记的DNA片段。然后在变性凝胶(加入尿素等碱性物质)_上进行电泳和放射自显影后,可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列,具体过程见下图。
注:ddA是ddATP的缩写形式请回答问题:
(1)上图横线中应该加入的物质是___________。
(2)材料中还提到“在变性凝胶上进行电……”请结合所学知识解释“变性”含义,以及为什么要变性处理。___________
(3)如果电泳结果如上图所示,请同学们写出待测DNA分子的序列______。
(4)第一代测序技术(Sanger法)能不能测定序列信息完全未知的DNA,为什么? _________
随着酒的消费量增加,解酒药物的需求随之增加。科学家发现乙醇进入猕猴机体内的代谢途径如下图所示。对猕猴(2n=42)的代谢进行研究,缺乏酶1,喝酒脸色基本不变但易醉,称为“白脸猕猴”;缺乏酶2,喝酒后乙醛积累刺激血管引起脸红,称为“红脸猕猴”;还有一-种是号称*不醉猕猴",原因是两种酶都有。请据图回答下列问题:
(1)乙醇进入机体的代谢途径,说明基因可通过控制________________,从而控制生物的性状;从以上资料可判断猕猴的酒量大小与性别关系不大,理由是与酒精代谢有关的基因位于_____________(填“常”或“性”染色体上。)
(2)请你设计实验,判断某“白脸猕猴”雄猴的基因型。
实验步骤:
①让该“白脸猕猴”与_____________,并产生多只后代。
②观察、统计后代的表现型及比例。
结果预测及
Ⅰ.若子代全为“红脸猕猴”,则该“白脸猕猴”雄猴基因型为_____________________;
Ⅱ.若子代“红脸猕猴”:“白脸猕猴”=l:1,则该“白脸猕猴”雄猴基因型为_______________;
Ⅲ.若子代___________,雄猴基因型为__________________。
造成细胞内感染的细菌和病毒必须与细胞表面的受体结合才能成功侵入细胞。HIV能特异感染细胞表面有CD4的辅助T细胞,因而推测CD4是HIV的受体。请回答下列问题:
(1)HIV的遗传物质是____________。HIV侵染辅助T淋巴细胞后利用__________(HIV/辅助T细胞)的___________酶合成互补的DNA,并整合到辅助T细胞的核DNA中。
(2)辅助T细胞的大量损坏会使艾滋病人的____________免疫影响最为严重,一些对免疫正常人无害的感染都会使其死亡。
(3)为了证明CD4是HIV的受体,做了下面的实验,请完成表中的实验方案:____________
| HIV | CD4阳性T细胞 | 抗CD4的抗体 | 非特异性抗体 |
A | + | + |
|
|
B |
| + | + |
|
C | + |
|
| + |
注:+表示加入
如果A、B、C组辅助T细胞的感染率大小关系为________________,则说明结论正确。
为进一步证明CD4是HIV的受体,可以在______________________________的辅助T细胞中表达CD4基因。如果出现________________________结果,则证明结论的正确性。
(4)小鼠含有CD4阳性的辅助T细胞,但是小鼠的CD4不能和HIV结合。为了进一步研究HIV感染人类细胞的机制,进行了下列实验,结果如下:
①在小鼠T细胞中表达人的CD4基因,HIV可以与细胞结合,但是不能感染细胞。
②在小鼠T细胞中同时表达人的CD4和人的化学因子受体(CXCR4),HIV可以感染细胞。
③在小鼠T细胞中同时表达人的CD4和人的化学因子受体(CXCR4),细胞在含有CXCR4的配体SDF-1a的细胞中培养,HIV的感染被干扰。
从上述实验得出的正确结论是:____________________________________________________。
生活在热带海域珊瑚礁中的锥形蜗牛,通过一套快速的毒液注射系统进行捕食。
(1)研究发现,毒液的成分中含有不同__________序列组成的多肽分子,某些多肽分子可作用于图所示结构,通过阻碍猎物轴突膜上Na+通道开放,从而阻止兴奋的__________;也可通过阻碍Ca2+通道开放,使突触小泡中的神经递质不能由__________释放,阻止兴奋的__________,进而发挥麻痹猎物的效果。
(2)研究发现,将毒液成分中的Con-InsG1蛋白注入到猎物体内后,会导致猎物血糖浓度降低,推测Con-InsG1蛋白结构__________。
(3)进一步研究发现Con-InsG1蛋白还能够结合人类胰岛素受体,并且Con-InsG1蛋白与人类胰岛素受体结合速率比胰岛素结合速率快,据此推测该毒液蛋白__________。
(4)基于上述研究,你认为能够帮助研究人员开发哪些类型的新药物?__________。(答出一点即可)
经过长时间的研究,在20世纪90年代中期,科学家最终证明了油菜素甾醇(BR)是一种植物激素。BR与其他植物激素一起参与调节植物发育的很多方面,包括茎叶的生长,根的生长以及种子的萌发等。
(1)油菜素甾醇是由植物体的特定部位_________,再被运输到作用部位,对生长发育起调节作用的______有机物。
(2)科学家依据油菜素甾醇的基本化学结构特征,鉴定到大约60种相关的植物甾醇,统称为油菜素甾醇类物质。利用油菜素甾醇影响矮秆水稻叶倾角的实验(实验示意图见图1),研究不同种油菜素甾醇类物质的活性,实验结果见图2。
据图分析,油菜素甾醇类物质与茎叶夹角的关系为___________________,BR对叶倾角的调节作用___________(表现出/未表现出)两重性。三种油菜素甾醇类物质的活性__________(相同/不相同),在0.01~1ng范围内,活性升高最显著的是__________________。
(3)将相似的拟南芥幼苗均分成若干组,在含有不同浓度的IAA,并且含有或者不含有1nmol/LBR的琼脂粉培养基上垂直生长8天,计算每厘米初生根上侧根的数目,实验结果见图3。
据图激素组成是_______________________的一组其侧根数目作为计算百分比的标准。IAA浓度为0时,BL对侧根的发育表现为________________________。在5~20nmol/L浓度范围内的_______和___________彼此间表现__________作用。