Question

多发性骨软骨瘤是一种罕见的骨骼异常疾病，可导致一系列的并发症如疼痛、畸形、局部血管、神经等压迫、骨折、恶变等，严重影响患者的生活质量。

（1）科研人员发现该病发生主要与Ext1基因有关，图1为某患病家族的系谱图，构建该系谱图需要研究者调查______________等数据。如果Ⅱ-6不携带致病基因，该病为显性遗传病，Ⅲ-3和Ⅲ-4生一个正常孩子的概率是________。从基因型上分析Ⅲ-4为________。

（2）为揭示该病的治病机理，科研人员对该家庭成员进行DNA、RNA提取，设计EXT1基因特异引物，PCR特异性扩增、测序，结果发现EXT1基因第4外显子存在缺失突变，导致患者只能合成402个氨基酸组成的截短型蛋白，而正常人EXT1编码全长746氨基酸多肽，据此我们可以推断该家庭患病的原因________________。Ⅲ-4体内EXT1基因有________种序列。

（3）为生育健康的孩子，Ⅲ-3和Ⅲ-4接受了胚胎移植前的________。大致过程：体外受精获得受精卵，受精卵经______________发育成囊胚，以囊胚细胞的DNA为模板，PCR特异性扩增测序进行筛查。

（4）PCR过程中可能会因碱基对的________而发生基因突变，导致检测结果与胚胎实际基因组成不符。SNP是由单个碱基变异所引起的DNA序列多样性位点，在人类基因组中广泛存在。科研人员在对该家庭成员检测致病基因的同时，检测到一些SNP位点在患者和正常家庭成员不同，患者的SNP序列非常一致，说明减数分裂这些SNP位点和EXT1________________到配子。下图为III-3和II-4减数分裂产生配子形成胚胎的过程。

注：表示染色体，A、G表示同一SNP位点上的不同碱基组成

请参照该图，画出胚胎2中SNP位点的碱基组成________，由上图推测____________不能用于后续的胚胎移植。

（5）为确保获得健康胚胎可以选取更多与致病基因___________分子标记位点进行检测分析。

Answer

性别、性状、亲子关系、婚配关系、世代数 1/2 杂合子 EXT1基因第4外显子发生碱基对缺失，导致转录mRNA起始密码子到终止密码子之间的距离缩短，减少了344个编码氨基酸的密码子。 2种 产前诊断 分裂和分化 增添、缺失、替换 共分离 胚胎1 位于同一染色体上的SNP位点（紧密连锁不发生交换）

【解析】

根据题中谱系图分析，如果Ⅱ-6不携带致病基因，若该病是X染色体隐性遗传病，则Ⅱ-3号患病则Ⅲ-2号必患病，不符合；若该病是X染色体显性遗传病，则Ⅱ-5号患病则Ⅰ-2号必患病，不符合；若该病是常染色体隐性遗传病，则Ⅱ-6必含致病基因，不符合，因此该病应为常染色体显性遗传病。设控制该病的基因为A、a，则Ⅰ-2号为aa、Ⅱ-5号为Aa、Ⅱ-6号为aa、Ⅲ-4号为Aa、Ⅲ-3号为aa。

（1）在调查遗传病构建遗传系谱时，需要研究者调查各世代关系个体的性别、性状、亲子关系、婚配关系、世代数等数据。若该病是X染色体显性遗传病，则Ⅱ-5号患病则Ⅰ-2号必患病，不符合；又因为存在女性患者，不符合伴Y遗传，所以该病应为常染色体显性遗传病。设控制该病的基因为A、a，则Ⅰ-2号为aa、Ⅱ-5号为Aa、Ⅱ-6号为aa、Ⅲ-4号为Aa、Ⅲ-3号为aa，故从基因组成的角度可知Ⅲ-4是杂合子，Ⅲ-3和Ⅲ-4生一个正常孩子aa的概率是。

（2）根据题目信息，EXT1基因第4外显子存在缺失突变，导致翻译的蛋白质肽链变短，根据基因表达的过程，可推测该家庭患病的原因可能是：EXT1基因第4外显子发生碱基对缺失，导致转录mRNA起始密码子到终止密码子之间的距离缩短，减少了344个编码氨基酸的密码子。由于Ⅲ-4号基因组成为杂合子，所以Ⅲ-4体内EXT1基因有2种序列。

（3）在进行胚胎移植时，为生育健康的孩子，接受胚胎移植前要进行产前诊断基因筛查。大致过程应该是体外受精获得受精卵，经细胞分裂和分化发育成囊胚，以囊胚细胞的DNA为模板，PCR特异性扩增测序进行筛查。

（4）基因突变包括碱基对的增添、缺失、替换，故而PCR过程中可能发生基因突变，导致检测结果与胚胎实际基因组成不符。科研人员在对该家庭成员检测致病基因的同时，检测到一些SNP位点在患者和正常家庭成员不同，患者的SNP序列非常一致，说明减数分裂这些SNP位点和EXT1共分离到配子。由图2分析，胚胎1中SNP位点上碱基组成为A-A，说明Ⅲ-3产生的配子染色体SNP位点上碱基为A，Ⅲ-4产生的配子染色体SNP位点上碱基为A，故Ⅲ-4产生的组成胚胎2的配子染色体SNP位点上碱基为G，故胚胎2中SNP位点碱基组成为；由于患者的SNP序列非常一致，已知该病为常染色体显性遗传病，结合图1分析，Ⅲ-4中SNP位点上碱基为G的染色体来自Ⅱ-6，应不含致病基因，Ⅲ-4中SNP位点上碱基为A的染色体应含致病基因，遗传给胚胎1，则胚胎1必含致病基因，因此不能用于后续的胚胎移植。

（5）为确保获得健康胚胎可以选取更多与致病基因位于同一染色体上的SNP位点进行检测分析。