Question

【题目】研究发现，拟南芥的H基因突变体在22℃下生长与野生型无差别，而30℃下生长则叶片呈白色。科研人员对此进行研究。

（1）30℃时，叶片呈白色的原因是叶绿体发育异常，_______合成受阻所致。

（2）测序发现，突变体的H基因发生了如图1所示的突变，导致H蛋白异常。科研人员提取野生型和突变体的叶片蛋白，用抗原-抗体杂交方法检测H蛋白，结果如图2所示。

①对比图1中野生型和突变体的内含子序列，可知突变体的H基因发生的碱基对改变是______，这导致mRNA增加了100多个碱基，推测其原因是________________。

②据图2分析，在蛋白质水平上，突变体的改变是______。

（3）科研人员用特定抗体检测H蛋白在叶绿体内的分布，结果如图3所示。

①图3中的叶绿体蛋白、叶绿体基质蛋白和类囊体蛋白，应提取自______（填“野生型”或“H基因突变体”）植株叶片。图中各泳道的蛋白上样量均保持一致。

②下列有关该实验设计的叙述，正确的是______。

a.D1蛋白抗体和RbcL蛋白抗体的杂交结果表明叶绿体基质蛋白和类囊体蛋白充分分离

b.D1蛋白抗体和RbcL蛋白抗体的杂交结果可作为H蛋白抗体与抗原阳性反应的对照

c.H蛋白抗体杂交结果中1、2、3泳道条带大小差异主要是操作误差造成的

③依据实验结果可以得出的结论是______。

（4）H蛋白是一种热应激蛋白（温度升高时表达），调控叶绿体基因编码的RNA聚合酶的活性。据此推测，H基因突变体在30℃时叶子呈白色的原因是_______。

Answer 1

【答案】光合色素 G-C变为A-T （内含子中碱基对改变导致）剪切位点改变，内含子转录出来的序列（或“部分序列”）未被剪切掉 无H蛋白（或“H蛋白空间结构改变”） 野生型 a H蛋白主要分布于类囊体上 H基因突变导致H蛋白30℃时不表达（H蛋白失活），叶绿体中RNA聚合酶活性降低，影响类囊体上光合色素合成相关基因转录，使光合色素合成受阻

【解析】

本题考查基因突变的原因、基因对性状的控制和设计实验等内容。

（1）在正常情况下，叶片呈绿色是因为叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素等色素的原因。30℃时，叶片呈白色的原因是叶绿体发育异常，这是由于光合色素合成受阻所致。

（2）①由图1所示的结果可知突变体野生型的相比较，发现是由于内含子的第5位的碱基对由G-C变为A-T，引起的。这导致mRNA增加了100多个碱基，结合题目所给信息，基因转录后，内含子转录出来的序列被剪切，外显性转录的部分拼接形成mRNA，推测其原因是（内含子中碱基对改变导致）剪切位点改变，内含子转录出来的序列（或“部分序列”）未被剪切掉。

②据图2分析，在30℃时野生型的有抗原—抗体反应而突变型的无抗原—抗体反应，说明突变型的在30℃时无H蛋白质或H蛋白质的空间结构发生的变化。

（3）科研人员用特定抗体检测H蛋白在叶绿体内的分布，结果如图3所示。

①由图可知H蛋白在叶绿体中的存在部位是叶绿体基质中含量低，而在类囊体薄膜中含量高，由于拟南芥的H基因突变体在22℃下生长与野生型无差别，而30℃下生长则叶片呈白色，结合（2）②的分析在30℃时野生型的有抗原—抗体反应，而突变型的无抗原—抗体反应，可知图3中的叶绿体蛋白、叶绿体基质蛋白和类囊体蛋白，应提取自野生型植株叶片。

②D1蛋白抗体杂交检测结果表明：类囊体蛋白只存在于类囊体和叶绿体中，RbcL蛋白抗体的杂交结果表明：叶绿体基质蛋白只存在于叶绿体基质和叶绿体中，它们和H蛋白不是同一种蛋白，不发生特异性反应，并不是起对照作用b错误，H蛋白抗体杂交结果中1、2、3泳道条带大小差异主要是H蛋白在叶绿体不同部位的含量不同引起的，而不是操作误差造成的，c错误。这个实验结果恰恰说明D1蛋白抗体和RbcL蛋白抗体的杂交结果表明叶绿体基质蛋白和类囊体蛋白充分分离，a正确，因此选a。

③因此依据实验结果和前面的分析可以得出的结论是H蛋白主要分布于类囊体上。

（4）H蛋白是一种热应激蛋白（温度升高时表达），调控叶绿体基因编码的RNA聚合酶的活性。RNA聚合酶的功能是催化基因转录成mRNA，进而翻译出相关的蛋白质，据此推测，H基因突变体在30℃时叶子呈白色的原因是：H基因突变导致H蛋白30℃时不表达（H蛋白失活），叶绿体中RNA聚合酶活性降低，影响类囊体上光合色素合成相关基因转录，使光合色素合成受阻。