地中海贫血症是一种在我国长江以南各省高发的单基因遗传病,发病原因是由于珠蛋白合成异常导致红细胞易破裂发生溶血。
(1)某地区的地中海贫血症患者的β珠蛋白基因出现图1所示变化,该突变将导致______,使其无法与α珠蛋白结合,导致α珠蛋白在细胞中相对过剩,沉积在红细胞中造成细胞被破坏,因而出现贫血病症。
(2)地中海贫血症患者除了需要输血缓解症状之外,常见的治疗手段是进行异体骨髓移植,它的局限性主要是_________。目前利用生物工程技术将患者的体细胞转化为多能干细胞,以获得用于自体移植的细胞。
(3)研究者利用慢病毒载体建立相应转化系统,对上述多能干细胞进行基因修复。具体操作过程如图2所示。
①I:表达载体含HIV病毒逆转录形成的cDNA片段,该片段帮助外源基因整合到_______上,使外源基因稳定表达。为达到纠正患者α珠蛋白与β珠蛋白的比例异常的问题,需要构建两种表达载体,分别以_______和α珠蛋白干扰基因作为目的基因。
②II:需要将________(选择下列序号填写)导入包装细胞,一段时间后可以获得能够转化患者多能干细胞的慢病毒颗粒。
a.包装载体 b.表达载体
③III:为了便于筛选出成功转化的多能干细胞,其中________(选择下列序号填写)含有易检测的标记基因。
a.包装载体 b.表达载体
(4)理论上在获得成功转化的多能干细胞后,需要诱导其定向分化为_________,然后植入患者骨髓,检测_________以确认此技术可应用于地中海贫血症的治疗。
(5)本项研究目前仅在动物实验中完成,尚未进行人体临床实验。请分析整个研究过程,你认为进行人体临床试验可能存在的风险有哪些?请写出其中1个风险。_________
高三生物综合题困难题
地中海贫血症是一种在我国长江以南各省高发的单基因遗传病,发病原因是由于珠蛋白合成异常导致红细胞易破裂发生溶血。
(1)某地区的地中海贫血症患者的β珠蛋白基因出现图1所示变化,该突变将导致______,使其无法与α珠蛋白结合,导致α珠蛋白在细胞中相对过剩,沉积在红细胞中造成细胞被破坏,因而出现贫血病症。
(2)地中海贫血症患者除了需要输血缓解症状之外,常见的治疗手段是进行异体骨髓移植,它的局限性主要是_________。目前利用生物工程技术将患者的体细胞转化为多能干细胞,以获得用于自体移植的细胞。
(3)研究者利用慢病毒载体建立相应转化系统,对上述多能干细胞进行基因修复。具体操作过程如图2所示。
①I:表达载体含HIV病毒逆转录形成的cDNA片段,该片段帮助外源基因整合到_______上,使外源基因稳定表达。为达到纠正患者α珠蛋白与β珠蛋白的比例异常的问题,需要构建两种表达载体,分别以_______和α珠蛋白干扰基因作为目的基因。
②II:需要将________(选择下列序号填写)导入包装细胞,一段时间后可以获得能够转化患者多能干细胞的慢病毒颗粒。
a.包装载体 b.表达载体
③III:为了便于筛选出成功转化的多能干细胞,其中________(选择下列序号填写)含有易检测的标记基因。
a.包装载体 b.表达载体
(4)理论上在获得成功转化的多能干细胞后,需要诱导其定向分化为_________,然后植入患者骨髓,检测_________以确认此技术可应用于地中海贫血症的治疗。
(5)本项研究目前仅在动物实验中完成,尚未进行人体临床实验。请分析整个研究过程,你认为进行人体临床试验可能存在的风险有哪些?请写出其中1个风险。_________
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(五)回答有关人类遗传病及其预防的问题。
β地中海贫血是一种遗传性溶血性贫血症,在我国南方发病率较高,患者不能产生正常β珠蛋白(正常β珠蛋白基因的长度为4.4Kb,异常β珠蛋白基因的长度为3.7Kb,1Kb=1000对碱基)。本病目前尚无理想的治疗方法。有一个家庭的遗传系谱如图所示(II-2是胎儿,情况不详)。
1. 据图判断该病的遗传方式是_____染色体上的______ 性遗传病。
2. II-1体细胞β珠蛋白基因的长度是_______Kb。
3. 产前检查可以预防遗传病患儿的出生,为了确定II-2是否患有该种遗传病,可采用的最佳产前检查方法是(________)。
A. 进行B超检查,根据其性别来判断其是否患病
B. 进行染色体分析,根据其染色体的形态、数目来判断其是否患病
C. 进行相关基因的检测,根据其基因的长度来判断其是否患病
D. 在显微镜下观察胎儿的红细胞,看其形状是否正常来判断其是否患病
图26中的II-1与图27中所示另一家族中的 男性II-3结婚, II-3家族遗传有高胆固醇血症(如图27),该病是由于低密度脂蛋白受体基因发生突变导致。II-7不携带致病基因。
4. 据图27可判断该病的遗传方式为_______________________,并写出判断的理由_________________。
5. 如图中II-1与图27中的Ⅱ-3彼此不携带对方家族的致病基因,两人育有一子,这个孩子携带高胆固醇血症致病基因的概率是___________。
6. 图27中,属于Ⅱ-3的旁系血亲有 ______________________ 。 我国婚姻法规定禁止近亲结婚,其遗传学依据是 ________。
A. 近亲结婚者后代必患遗传病
B. 近亲结婚者后代患隐性遗传病的概率增大
C. 人类的遗传病都是由隐性基因控制的
D. 非近亲结婚者后代肯定不患遗传病
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下图表示细胞中出现的异常mRNA被SURF复合物识别而发生降解的过程。该过程被称为NMD作用,能阻止有害异常蛋白的表达。NMD作用常见于人类遗传病中,如我国南方地区高发的β—地中海贫血症。(AUG、UAG分别为起始和终止密码子)
(1)图中异常mRNA与正常mRNA长度相同,推测终止密码子提前出现的原因是发生了基因中的____________。由此说明,基因通过____________而控制性状。
(2)异常mRNA来自于突变基因的____________,其降解产物为____________。如果异常mRNA不发生降解,细胞内就会产生肽链较____________的异常蛋白。
(3)常染色体上的正常β一珠蛋白基因(A+)既有显性突变(A),又有隐性突变(a),两者均可导致β一地中海贫血症。据下表分析:
基因型 | aa | A十A | A十a | |
表现型 | 重度贫血 | 中度贫血 | 轻度贫血 | |
原因 分析 | 能否发生NMD作用 | 能 | ② | 能 |
β一珠蛋白合成情况 | ① | 合成少量 | 合成少量 | |
①____________ ②____________
⑧除表中所列外,贫血患者的基因型还有____________。
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下图表示细胞中出现的异常mRNA被SURF复合物识别而发生降解的过程。该过程被称为NMD作用,能阻止有害异常蛋白的表达。NMD作用常见于人类遗传病中,如我国南方地区高发的β一地中海贫血症(红细胞中含有异常血红蛋白或缺少正常血红蛋白)。(AUG、UAG分别为起始和终止密码子)
(1)β一地中海贫血症中体现了基因通过____________控制生物体的性状。图中异常mRNA与正常mRNA长度相同,推测中段额外产生一个终止密码子的原因是发生了基因突变中的__________。
(2)异常mRNA是突变基因经____________产生,其降解产物为____________。如果异常mRNA不发生降解,细胞内就会产生肽链较____________的异常蛋白。
(3)常染色体上的正常β一珠蛋白(血红蛋白的组成部分)基因(A)既有显性突变(A+),又有隐性突变(a),两者均可导致β一地中海贫血症。据下表分析
基因型 | aa | A+A | Aa | |
表现型 | 重度贫血 | 中度贫血 | 轻度贫血 | |
原因 | 能否发生NMD作用 | 能 | ② | 能 |
正常β珠蛋白合成情况 | ① | 合成少量 | 合成少量 | |
异常β珠蛋白合成情况 | 不合成 | 合成 | 不合成 | |
表中①应为________,表中②应为__________。除表中所列外,贫血患者的基因型还有____________。
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(16分)如图表示细胞中出现的异常mRNA被SURF复合物识别而发生降解的过程。该过程被称为NMD作用,能阻止有害异常蛋白的表达。NMD作用常见于人类遗传病中,如我国南方地区高发的β一地中海贫血症(红细胞中含有异常血红蛋白或缺少正常血红蛋白)。(AUG、UAG分别为起始和终止密码子)
(1)β一地中海贫血症中体现了基因通过 控制生物体的性状。图中异常mRNA与正常mRNA长度相同,推测中段额外产生一个终止密码子的原因是发生了基因突变中的 。
(2)异常mRNA是突变基因经 产生,其初步降解产物为 。如果异常mRNA不发生降解,细胞内就会产生肽链较 的异常蛋白。
(3)常染色体上的正常β一珠蛋白(血红蛋白的组成部分)基因(A)既有显性突变(A+),又有隐性突变(a),两者均可导致β一地中海贫血症。据下表分析:
基因型 | aa | A+A | Aa | |
表现型 | 重度贫血 | 中度贫血 | 轻度贫血 | |
原因 分析 | 能否发生NMD作用 | 能 | ② | 能 |
正常β珠蛋白合成情况 | ① | 合成少量 | 合成少量 | |
异常β珠蛋白合成情况 | 不合成 | 合成 | 不合成 | |
表中①应为 ,表中②应为 除表中所列外,贫血患者的基因型还有 。
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广东地区高发的β地中海贫血症属于常染色体遗传病。研究发现,患者的β珠蛋白(血红蛋白的组成部分)合成受阻,原因是血红蛋白β链第39位氨基酸的编码序列发生了基因突变,由正常基因A突变成致病基因a(见图,AUG、UAG分别为起始和终止密码子)。请据图分析回答下列问题:
(1)图中过程①称做________,过程②在________中进行。
(2)正常基因A发生了碱基对的________,突变成β地中海贫血症基因a。该病体现了基因通过__________________________控制生物体的性状。
(3)若异常mRNA进行翻译产生了异常β珠蛋白,则该蛋白与正常β珠蛋白在肽链长短上的区别是___________________________________________________。
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广东地区高发的β地中海贫血症属于常染色体遗传病。研究发现,患者的β珠蛋白(血红蛋白的组成部分)合成受阻,原因是血红蛋白β链第39位氨基酸的编码序列发生了基因突变,由正常基因A突变成致病基因a(见图,AUG、UAG分别为起始和终止密码子)。请据图分析回答下列问题:
(1)图中过程①称做________,过程②在________中进行。
(2)正常基因A发生了碱基对的________,突变成β地中海贫血症基因a。该病体现了基因通过__________________________控制生物体的性状。
(3)若异常mRNA进行翻译产生了异常β珠蛋白,则该蛋白与正常β珠蛋白在肽链长短上的区别是___________________________________________________。
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镰刀型细胞贫血症是一种由基因突变引起的遗传病,患者的红细胞是弯曲的镰刀状。这样的红细胞容易破裂,使人患溶血性贫血,严重时会导致死亡。某科学兴趣小组计划从血红蛋白的成分是否变化来开展研究性学习。下列是该小组成员获得纯度很高的血红蛋白的实验过程,不正确的一项是
A. 对红细胞进行洗涤,在加入蒸馏水和甲苯使红细胞破裂释放出血红蛋白后,将混合液静置一段时间后分层获得血红蛋白溶液
B. 将血红蛋白溶液装入透析袋中透析,可达到粗分离的目的
C. 利用凝胶色谱操作对血红蛋白进行纯化
D. 使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法进行纯度鉴定,以获得纯度很高的血红蛋白
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广西、广东地区高发的β-地中海贫血症属于常染色体遗传病。研究发现,由于正常基因A突变成致病基因a,患者的β-珠蛋白(血红蛋白的组成部分)合成受阻(见图甲,AUG、UAG分别为起始密码子和终止密码子)。请据图分析并回答下列问题。
(1)图甲中过程①所需的酶是___________,过程②在细胞质的___________内进行。导致过程①与过程②在时间和场所上不连续的结构基础是___________的存在。
(2)分析图甲可知,由正常基因A突变成致病基因a,只是改变了DNA模板链上的一个碱基的_________而导致的,即由___________。
(3)若异常mRNA进行翻译产生了异常β-珠蛋白,则该异常β-珠蛋白比正常珠蛋白分子量要________。
(4)事实上,基因型aa患者体内并没有发现上述异常蛋白,这是因为细胞里出现的异常mRNA被SURF复合物识别并发生了降解(见图乙)。
除SURF复合物外,科学家还发现了具有类似作用的其他复合物,他们被统称为“mRNA监视系统”。这种“mRNA监视系统”既可以阻止___________(填过程)产生一些具有潜在危害的蛋白质的表达,从而保护自身机体,又可以减少______________________。
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蚕豆病是一种遗传性红细胞葡萄糖6磷酸脱氢酶(G6PD)缺乏症,患者平时不发病,但食用青鲜蚕豆后会引发缺乏G6PD的红细胞破裂而导致的急性溶血症状,男女患病比例约为7∶1。基因g不能控制合成G6PD,基因GF、GS均能单独控制合成功能正常的G6PD。人类胚胎发育早期,体细胞中除一条X染色体外,其余的X染色体常浓缩成染色较深的染色质体,其上的基因无法表达,且这个细胞的后代中相应的X染色体均发生同样变化。下列叙述正确的是( )
A.蚕豆病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病
B.致病基因通过控制蛋白质合成直接控制患病症状
C.女性杂合子与正常男性婚配,后代中女儿一定正常
D.含有g基因的男性,可能终生都不会出现溶血症状
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