Question

【題目】角膜環狀皮樣瘤（RDC）會影響患者視力甚至導致失明。圖1為調查的某RDC家系圖。

（1）此家系代代都有患者，初步判斷RDC為______性遺傳病。請說明致病基因不可能位于X染色體上的理由：______。

（2）研究發現RDC患者的P蛋白僅中部的第62位氨基酸由精氨酸變為組氨酸，據此推測患者P基因由于堿基對______而發生突變。

（3）Cyclin D1是細胞周期調控基因，P蛋白能結合Cyclin D1基因的啟動子，調控其轉錄。為研究突變型P蛋白是否還有結合Cyclin D1基因啟動子的功能，設計了3種DNA探針：能結合P蛋白的放射性標記探針（A）、能結合P蛋白的未標記探針（B）、未標記的無關探針（C），按圖2的步驟進行實驗，結果如圖3。

請將圖2使用探針的情況填入下表i、ii、iii處（填“不加”或“A”或“B”或“C”），完成實驗方案。

分組 步驟	野生型P蛋白			突變型P蛋白
	1	2	3	4	5	6
步驟1	不加	i _____	ii ______	不加	同i	同ii
步驟2	A	A	iii ______	A	A	同iii

圖3結果說明突變型P蛋白仍能結合Cyclin D1基因啟動子，判斷的依據是______。

（4）P基因在HeLa細胞（宮頸癌細胞）中不表達。利用基因工程技術構建穩定表達野生型P基因的HeLa細胞系（甲）和穩定表達突變型P基因的HeLa細胞系（乙），培養一段時間后，檢測各組細胞Cyclin D1基因表達水平，結果如圖4。

實驗結果說明______。

（5）綜合以上研究，從分子水平解釋雜合子患病的原因______。

Answer 1

【答案】顯 I-1患病，其女兒Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病 替換 i:C ii:B iii:A 1、4組均出現雜交帶且位置相似，3、6未出現雜交帶 突變P蛋白激活Cyclin D1基因表達的能力遠低于野生型P蛋白 突變型P蛋白與野生型P蛋白均能結合Cyclin D1基因啟動子，但突變P蛋白激活Cyclin D1基因表達的能力降低，進而改變細胞周期，使個體角膜出現病變（突變P蛋白激活Cyclin D1基因表達的能力降低，突變型P蛋白與野生型P蛋白競爭結合Cyclin D1基因啟動子，干擾野生型P蛋白發揮作用，使個體角膜出現病變。）

【解析】

1、基因突變是指基因中的堿基對的增添、缺失或替換引起的基因結構的改變。基因突變的特點包括：普遍性、隨機性、不定向性、低頻性和多害少利性。

2、分析系譜圖可知，圖中皮樣瘤在代代中都有出現，判斷可能為顯性遺傳病，由于I-1父親患病，而后代中的女兒Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病，則該遺傳病應該為常染色體顯性遺傳病。

3、分析表格中實驗方案可知，野生型P蛋白與突變型P蛋白構成對照關系，野生型P蛋白的三組實驗之間也形成對照關系，那么三組都應該加入探針A，不同點在于1組步驟1未加探針，2組步驟1作為對照加入探針B，3組步驟1應該加入探針C，同理，突變型P蛋白的三組實驗的設計與此相同。

（1）分析系譜圖可知代代都有患者，初步判斷RDC為顯性遺傳病，由于I-1父親患病，而后代中的女兒Ⅱ-11和Ⅱ-12不患病，則該病致病基因位于常染色體上，而不可能位于X染色體上。

（2）由于RDC患者的P蛋白僅中部的第62位氨基酸由精氨酸變為組氨酸，只有一個氨基酸的種類改變，據此推測患者P基因由于堿基對的替換引起的基因突變。

（3）根據題意，該實驗的目的是研究突變型P蛋白是否還有結合Cyclin D1基因啟動子的功能。題目中的DNA探針有三種：能結合P蛋白的放射性標記探針（A），該探針可以與正常P蛋白結合且有放射性、能結合P蛋白的未標記探針（B），該探針可以與正常P蛋白結合但是沒有放射性、未標記的無關探針（C），該探針不能與P蛋白結合；根據野生型P蛋白和突變型P蛋白與探針的結合后電泳的情況判斷。實驗中根據對照性原則，野生型1、2、3組之間由于構成對照關系，分析可知，都需要加入探針A，1組未加探針，則2、3組分別需要加入探針B和C，同理野生型P蛋白和突變型P蛋白存在對照關系，因此三組處理與之相同。分析圖3結果可知，1、4組處理相同，均出現雜交帶且位置相似，3、6組處理相同，未出現雜交帶，因此說明突變型P蛋白仍能結合Cyclin D1基因啟動子。

（4）分析圖4可知，與對照組相比，穩定表達野生型P基因的HeLa細胞系（甲）組中Cyclin D1基因表達的蛋白含量最高，突變型P基因的HeLa細胞系（乙）組中比對照組略高，說明突變P蛋白激活Cyclin D1基因表達的能力遠低于野生型P蛋白。

（5）綜合以上研究，雜合子中既有野生型P基因又有突變型P基因，表達后產生了野生型P蛋白和突變型P蛋白，而突變型P蛋白與野生型P蛋白均能結合Cyclin D1基因啟動子，但突變型P蛋白激活Cyclin D1基因表達的能力降低，進而改變細胞周期，使個體角膜出現病變。