- 基因诊断与基因治疗
- 共103题
镰刀形细胞贫血症是一种单基因遗传病,是由正常的血红蛋白基因(HbA)突变为镰刀形细胞贫血症基因(HbS)引起的。在非洲地区黑人中有4%的人是该病患者,会在成年之前死亡,有32%的人是携带者,不发病但血液中有部分红细胞是镰刀形。下图一是该地区的一个镰刀形细胞贫血症家族的系谱图。回答以下相关问题:
(1)非洲地区黑人中HbS基因的基因频率是_____________。科学家经调查发现,该地区流行性疟疾的发病率很高,而镰刀形红细胞能防止疟原虫寄生,那么该地区基因型为______________的个体存活率最高。该地区黑人迁移到不流行疟疾的美洲地区后,HbS基因的基因频率将逐渐_____________。
(2)据系谱图可知,Ⅱ6的基因型是_________________。Ⅱ6和Ⅱ7想再生一个孩子,若孩子已出生,则可以在光学显微镜下观察其_____________________的形态,从而诊断其是否患病。
(3)如图二所示,该基因突变是由于T-A碱基对变成了A-T碱基对,这种变化会导致血红蛋白中1个氨基酸的变化,从而导致___________(物质)的变化。如果HbA基因突变为HbS基因后,恰好丢失了一个MstⅡ限制酶切割位点。用MstⅡ限制酶切割胎儿DNA,然后用凝胶电泳分离酶切片段,片段越大,在凝胶上离加样孔越近。加热使酶切片段解旋后,用荧光标记的CTGACTCCT序列与其杂交,荧光出现的位置可能有图三所示三种结果。若出现_________________结果,则说明胎儿患病;若出现________________结果,则说明胎儿是携带者。
正确答案
(1)20% HbAHbS 降低(减少)
(2)HbAHbA或HbAHbS(必须答全) 红细胞
(3)蛋白质 B C
下图1是某家族遗传系谱图,其中Ⅱ3、Ⅱ8两者的家族均无乙病史,请据图回答(甲病:显性基因为A,隐性基因为a;乙病:显性基因为B,隐性基因为b):
(1)由图分析可知,甲致病基因位于_________染色体上,为________性基因;Ⅲ11致病基因的源头是____________(哪一个个体)。
(2)Ⅲ10基因型为____________,若Ⅲ10与一正常男子婚配,子女不患病概率为_________。
(3)检测是否带有某种已知的致病基因,一般采用_______________技术。
(4)若Ⅱ7再次怀孕后到医院进行遗传咨询,虽已鉴定胎儿为女性,但医生仍建议对胎儿进行基因检测,原因是_____________。通常情况下用蛋白酶处理染色体以获得DNA,再用同位素或荧光标记处理这些DNA,最后用限制性内切酶将图中相关个体的相关染色体上的有关DNA处理成多个DNA片段后,分离得到结果如图2所示。由结果分析可知,该胎儿是否患甲病?请说明理由____________________。
正确答案
(1)常 显 Ⅰ1(2)AaXBXB或AaXBXb 7/16
(3)DNA分子杂交技术(基因诊断、基因检测)
(4)胎儿为女性肯定不患乙病,但仍可能患甲病患甲病。
胎儿具有甲病患者I1、II4、II7都具有,而甲病正常个体I2、II5、II6都不具有的标记DNA片段C和I。
RNA干扰机制如下:双链RNA一旦进入细胞内就会被一个称为Dicer的特定的酶切割成21~23个核苷酸长的小分子干涉RNA(SiRNA)。Dicer酶能特异识别双链RNA,以ATP依赖方式切割由外源导入或者由转基因、病毒感染等各种方式引入的双链RNA,切割产生的SiRNA片断与一系列酶结合组成诱导沉默复合体(RISC)。激活的RISC通过碱基配对结合到与SiRNA同源的mRNA上,并切割该mRNA,造成蛋白质无法合成(如下图所示)。
据图回答下列问题:
(1)组成双链RNA的基本单位是_____________。
(2)根据RNAi机理,RNAi能使相关基因“沉默”,其实质是遗传信息传递中________过程受阻。
(3)通过Dicer切割形成的SiRNA,要使基因“沉默”,条件是SiRNA上有与mRNA互补配对的_________。
(4)有科学家将能引起RNA干扰的双链RNA的两条单链分别注入细胞,结果却没有引起RNA干扰现象,请据图分析最可能的原因__________。
(5)RNA干扰技术具有广泛的应用前景。如用于乙型肝炎的治疗时,可以先分析乙肝病毒基因中的___,据此通过人工合成______,注入被乙肝病毒感染的细胞,就可以抑制乙肝病毒的繁殖。
正确答案
(1)核糖核苷酸
(2)翻译
(3)碱基(或核苷酸)序列
(4)Dicer酶只能识别双链RNA,不能识别单链RNA
(5)碱基序列 双链RNA
下图甲是某家族中甲病(显性基因为A,隐性基因为a)和乙病(显性基因为B,隐性基因为b)两种遗传病的系谱图。控制甲乙两种遗传病的基因分别位于两对同源染色体上。经DNA分子结构分析,发现乙病基因与其相对应的正常基因相比,乙病基因缺失了某限制酶的切点。图乙表示甲、乙、丙3人的乙病基因或相对应正常基因的核酸分子杂交诊断结果示意图。据图回答下列问题。
(1)从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是___________________;若Ⅱ7和Ⅱ8再生一个,患甲病子女的概率为____________________。
(2)已知对Ⅱ3和Ⅲ13进行核酸分子杂交诊断,Ⅱ3电泳结果与图2中甲相同,Ⅲ13电泳结果与图2中乙相同,则由此可以判断乙病的遗传方式是________,9号个体的基因型是_________。
(3)若Ⅱ8进行核酸分子杂交诊断,其电泳结果与乙相同。则Ⅲ9和Ⅲ12结婚,生育的子女患病的概率为_______。
(4)目前已发现的人类遗传病有数千种,其中的多基因遗传病常表现出_____________等特点。
正确答案
(1)代代相传(发病率高) 3/4
(2)常染色体隐性 aaBB或aaBb
(3)25/36
(4)易受环境因素的影响,群体中的发病率比较高,家族聚集现象
下图表示人体细胞中胆固醇的两种来源。细胞能利用乙酰CoA合成胆固醇;血浆中的LDL可以与细胞膜上的LDL受体结合,通过胞吞作用进入细胞,之后LDL在溶酶体内水解释放出胆固醇。当细胞中胆固醇含量较高时,它可以作为抑制物抑制HMGCoA还原酶的合成和活性,使胆固醇的合成减少;它也可以抑制LDL受体的合成,使进入细胞的胆固醇减少。当LDL受体出现遗传性缺陷时,血浆中的胆固醇增多,造成高胆固醇血症。
(1)LDL受体是1985年美国Goldstein和Brown博士发现的,其化学本质是蛋白质,其在人体细胞中合成需要经过____、____过程。
(2)下图为某个高胆固醇血症的家族系谱图(基因符号A和a)。请分析:
①.该种病症的致病基因位于__________染色体上,是_________性遗传病。
②.11号的基因型为_______,如果9号和12号婚配,生一个正常男孩的几率是_________。
③.如果8号与一名正常女子婚配,子代的患病率很高。他们该如何避免生出患病的子女?__________。
(3)采用基因治疗的方法可以治疗高胆固醇血症。该过程需要特定的______酶获取合适的外源基因,然后用__________酶构建基因表达载体,再通过_______法导入细胞内。
正确答案
(1)转录 翻译
(2)①.常 显 ②.AA或Aa 1/4 ③.对胎儿进行基因检测,保存正常的胚胎
(3)限制性核酸内切 DNA连接 显微注射
单基因遗传病可以通过核酸杂交技术进行早期诊断。镰刀型细胞贫血症是一种在地中海地区发病率较高的单基因遗传病。已知红细胞正常个体的基因型为BB、Bb,镰刀型细胞贫血症患者的基因型为bb。有一对夫妇被检测出均为该致病基因的携带者,为了能生下健康的孩子,每次妊娠早期都进行产前诊断。下图为其产前核酸分子杂交诊断和结果示意图。
(1)从图中可见,该基因突变是由于_______引起的。巧合的是,这个位点的突变使得原来正常基因的限制酶切割位点丢失。正常基因该区域上有3个酶切位点,突变基因上只有2个酶切位点,经限制酶切割后,凝胶电泳分离酶切片段,与探针杂交后可显示出不同的带谱,正常基因显示______条,突变基因显示________条。
(2)DNA或RNA分子探针要用_________等标记。利用核酸分子杂交原理,根据图中突变基因的核苷酸序列(…ACGTGTT…),写出作为探针的核糖核苷酸序列_________。
(3)根据凝胶电泳带谱分析可以确定胎儿是否会患有镰刀型细胞贫血症。这对夫妇4次妊娠的胎儿Ⅱ-l~Ⅱ-4中基因型BB的个体是_______,Bb的个体是_______,bb的个体是_________。
正确答案
(1)碱基对改变(或A变成T) 2 1
(2)放射性同位素(或荧光分子等) …UGCACAA…
(3)Ⅱ-l和Ⅱ-4 Ⅱ-3 Ⅱ-2
(附加题)请分析回答下列与现代生物科技有关的问题:
(1) 糖尿病在现代社会中的发病率越来越高,主要是因为患者胰岛B细胞受损,胰岛素分泌不足。对此,某同学根据所学知识提出了用转基因动物生产胰岛素的治疗方法。
基本程序:①获取目的基因→②基因表达载体的构建→③将目的基因导入受体细胞→④目的基因的检测与鉴定。其中①和②的操作中需要相同的工具酶是______________,该酶的作用是______________。利用PCR技术扩增目的基因的过程中,目的基因受热形成单链并与引物结合,在________酶的作用下延伸形成DNA。
(2) 蛋白质工程的基本途径是:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的________序列。
(3) 科学家采用体细胞杂交方法获得“番茄—马铃薯”超级杂种植株,该过程中可诱导原生质体融合的试剂是_________,获得的杂种细胞还需经________技术培养获得杂种植株。但是该植株并没有像人们想像的那样——地上结番茄,地下结马铃薯。为什么?________。
(4) 单克隆抗体的制备过程中,骨髓瘤细胞和产生免疫反应的动物的脾脏细胞中的B淋巴细胞融合。由于可能产生多种融合细胞,因此还需对融合细胞进行___________。
正确答案
(1)限制性核酸内切酶(或限制酶) 识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂 DNA聚合
(2)脱氧核苷酸
(3)聚乙二醇(PEG) 植物组织培养 基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控相互影响的(杂种植株中两种生物的基因不能像杂交前一样有序表达)
(4)筛选和检测
基因检测可以确定胎儿的基因型。有一对夫妇,其中一人为X染色体上的隐性基因决定的遗传病患者,另一方表现型正常,妻子怀孕后,想知道所怀的胎儿是否携带致病基因,请回答:
(1)丈夫为患者,胎儿是男性时,需要对胎儿进行基因检测吗?为什么?
(2)当妻子为患者时,表现型正常胎儿的性别应该是男性还是女性?为什么?
正确答案
(1)需要。表现型正常女性有可能是携带者,她与男患者婚配时,男性胎儿可能带有致病基因
(2)女性。女患者与正常男性婚配时,所有的女性胎儿都带有来自父亲的X染色体上的正常显性基因,因此表现型正常
(选做题)目前,科学家正致力于应用生物技术进行一些疾病的治疗,如器官移植、基因治疗等。请回答下列问题:
(1)人体器官移植面临的主要问题有_________和免疫排斥,目前临床通过使用_________抑制___________的增殖来提高器官移植的成活率。
(2)EK细胞来源于囊胚期的____________细胞或胎儿的原始性腺,也可以通过_________技术得到重组细胞后再进行相应处理获得。通过对患者的EK细胞进行_________________,可培育出人造组织器官,进而解决免疫排斥问题。
(3)人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植,但小型猪器官表面的某些抗原决定簇仍可引起免疫排斥。目前,科学家正试图利用基因工程对小型猪的器官进行改造,采用的方法是将器官供体基因导入某种调节因子,以抑制___________________,或设法除去________________。再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
(4)基因工程技术还可用于基因治疗。在进行体外基因治疗时,最有效的转化方法是_________________;在进行体内基因治疗时,采用的载体应该是_____________。
正确答案
(1)供体器官短缺;免疫抑制剂;T细胞
(2)内细胞团;核移植;体外诱导分化
(3)目的基因;抑制抗原决定基因的表达
(4)显微注射法;(修饰的)动物病毒(或修饰的腺病毒)
胰岛素是治疗糖尿病的重要药物。如图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,请据图作答。
(1)判断某人患糖尿病的主要方法有______________________。
(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?为什么?____________________。
(3)为使过程⑧更易进行,可用________________处理D的细胞壁。D细胞一般选用大肠杆菌或枯草杆菌的原因是________________。
(4)下图A~D段表示质粒的某片段,若B表示启动子,为使目的基因直接表达,目的基因C插入的最佳位点是图中的__________处(填数字序号)。
(5)根治糖尿病的最佳方法是____________。
(6)基因工程其他方面的应用,如被用于培育转胰蛋白酶抑制剂基因的蔬菜,但若对该蔬菜处理不当,可能给人体带来的负面影响是_________________。
正确答案
(1)空腹时的血糖浓度持续高于160~180mg/dL,或尿液中含有糖
(2)不能 皮肤细胞中的胰岛素基因不表达,不能形成胰岛素mRNA
(3)CaCl2(或Ca2+) 繁殖速度快,目的基因表达迅速
(4)③
(5)基因治疗
(6)胰蛋白酶抑制剂会抑制人的胰蛋白酶的活性,影响食物蛋白的消化
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