Question

13．《美国人类遗传学杂志》发表了上海交大医学院科学家成功定位多发性骨性连接综合征（SYNS）的发病基因的研究成果．科学家发现，成纤维细胞生长因子9（FGF9）基因的突变是导致SYNS的元凶，而该突变使FGF9的第99位氨基酸由正常的丝氨酸突变成了天冬氨酸．FGF9是一种由208个氨基酸组成的分泌性糖蛋白．根据上述材料，请回答：
（1）已知丝氨酸的遗传密码子为UCA、UCU、UCC、UCG、AGU、AGC，天冬氨酸的遗传密码子为GAU和GAC，则FGF9基因中至少有2对碱基发生改变才会导致SYNS．
（2）如图是科学家根据一个SYNS的遗传家系绘制的遗传系谱图：
根据系谱图可判断出SYNS的遗传方式可能是常染色体显性遗传，若Ⅲ4与一正常男性婚配，生了个男孩，这个男孩同时患两种遗传病的概率是$\frac{1}{8}$．
（3）经调查在自然人群中SYNS病发病率为19%，Ⅲ2与自然人群中仅患SYNS病的女性婚配，则他们后代患SYNS病的几率为$\frac{16}{19}$．
（4）若对Ⅲ2进行基因治疗，则导入了目的基因的受体细胞在患者体内应该能够增殖，合成并分泌FGF9
（5）研究表明，世界不同地区的群体之间，杂合子（Aa）的频率存在着明显的差异．请简要解释这种现象．①不同地区基因突变频率因环境的差异而不同；②不同的环境条件下，选择作用会有所不同．

Answer 1

分析 分析系谱图：Ⅱ₁和Ⅱ₂均患病，但他们有一个正常的女儿，即“有中生无为显性，显性看男病，男病女正非伴性”，说明该病是常染色体显性遗传病（相应的基因用A、a表示）．

解答 解：（1）SYNS形成的原因是FGF9的第99位氨基酸由正常的丝氨酸突变成了天冬氨酸．已知丝氨酸的遗传密码子为UCA、UCU、UCC、UCG、AGU、AGC，天冬氨酸的遗传密码子为GAU和GAC，由此可见，FGF9基因中相应位点的第一对碱基和第二对碱基都发生基因突变才会导致SYNS，即至少有2对碱基发生突变．
（2）由以上分析可知，SYNS的遗传方式可能是常染色体显性遗传；色盲基因用B、b表示，则Ⅲ₄的基因型及概率为AaX^BX^B（$\frac{1}{2}$）、AaX^BX^b（$\frac{1}{2}$），其一正常男性（aaX^BY）婚配，生了个男孩，这个男孩同时患两种遗传病的概率是$\frac{1}{2}×（\frac{1}{2}×\frac{1}{2}）=\frac{1}{8}$．
（3）Ⅲ₂的基因型及概率为$\frac{1}{3}$AA、$\frac{2}{3}$Aa，在自然人群中SYNS病发病率为19%，正常的概率是81%，则a的基因频率是9%，A的基因频率是1%，则AA的基因型频率是1%，Aa的基因型频率是18%，在患者中Aa的概率为$\frac{18%}{1%+18%}=\frac{18}{19}$因此后代患SYNS病的几率为1-$\frac{2}{3}×\frac{18}{19}×\frac{1}{4}$=$\frac{16}{19}$．
（4）FGF9是一种分泌性糖蛋白，若对Ⅲ₂进行基因治疗，则导入了目的基因的受体细胞在患者体内应该能够增殖，合成并分泌FGF9．要得到一个数量足够的受体细胞纯系，应该用克隆培养（细胞克隆）方法培养．
（5）世界不同地区的群体之间，杂合子（Aa）的频率存在着明显的差异，其原因：①不同地区基因突变频率因环境的差异而不同；②不同的环境条件下，选择作用会有所不同．
故答案为：
（1）2     
（2）常染色体显性遗传   $\frac{1}{8}$
（3）$\frac{16}{19}$        
（4）目的基因
（5）不同地区基因突变频率因环境的差异而不同   不同的环境条件下，选择作用会有所不同

点评 本题结合系谱图，考查人类遗传病，要求考生识记几种常见人类遗传病的特点，能根据系谱图中的信息准确判断该病的遗传方式及相应个体的基因型，并能进行相关概率的计算，属于考纲理解和应用层次的考查．