Question

6．青光眼是导致人类失明的三大致盲眼病之一，其中发育性青光眼（婴幼儿型和青少年型）具有明显的家族遗传倾向．如图1是某家系发育型青光眼的系谱图．

（1）系谱分析表明，发育型青光眼最可能是单基因显性遗传病．根据上面系谱推测，致病基因应位于常染色体上，其遗传时遵循基因的分离定律．
（2）检查发现，发育型青光眼患者角膜小梁细胞中M蛋白异常．为研究其病因，研究者用含绿色荧光蛋白基因G或红色荧光蛋白基因R的质粒、正常人M蛋白基因（M⁺）或青光眼患者M蛋白基因（M^-），构建基因表达载体，分别导入Hela细胞中进行培养，一段时间后检测培养液和细胞中荧光的分布情况，实验分组及检测结果如表（示只含荧光蛋白基因的质粒片段；示含荧光蛋白基因和M蛋白基因的质粒片段，此时两基因表达的产物是一个整体）．

		1组	2组	3组	4组	5组	6组
导入Hela细胞的质粒（局部）							和
荧光检测	细胞内	有红色荧光	有绿色荧光	有红色荧光	有绿色荧光	有红色荧光	有红色荧光和绿色荧光
	培养液	无荧光	无荧光	有红色荧光	有绿色荧光	无荧光	无荧光

①构建基因表达载体时必需的工具酶是b和d．
a．解旋酶     b．DNA连接酶    c．Taq酶    d．限制酶    e．逆转录酶
②荧光蛋白在此实验中的作用是标记M蛋白在细胞内外的分布情况．
③据上表推测，发育型青光眼的病因是M蛋白基因异常导致其指导合成的M蛋白异常，导致小梁细胞中的M蛋白不能正常地分泌到细胞外而在细胞中大量积累，最终导致小梁细胞功能异常．
（3）表中第4组、5组、6组组实验可以为“发育型青光眼是显性遗传病”这一结论提供重要证据．
（4）为进一步研究M蛋白出现异常的原因，研究者提取了M^-基因进行测序，然后与M⁺基因进行比对，其结果如图2：分析可知，患发育型青光眼的根本原因是基因中的碱基对由C/G变成了T/A，最终导致M蛋白的结构发生了改变．

Answer 1

分析 1、分析系谱图：从系谱图上无法直接判断性状的显隐性以及基因的位置．但是Ⅰ1患病，而Ⅱ4不患病，则该病一定不是伴X染色体显性遗传病；Ⅱ3患病，而Ⅲ3不患病，则该病一定不是伴X染色体隐性遗传病，因此该病只能是常染色体遗传病．

解答 解：（1）系谱分析表明，发育型青光眼最可能是单基因显性遗传病．Ⅰ1患病，而Ⅱ4不患病，则该病一定不是伴X染色体显性遗传病；Ⅱ3患病，而Ⅲ3不患病，则该病一定不是伴X染色体隐性遗传病，因此该病只能是常染色体遗传病，其遗传时遵循基因的分离定律．
（2）①构建基因表达载体时必需的工具酶为限制酶和DNA连接酶．
②根据题干信息可知，“两基因表达的产物是一个整体”，并且表格中进行荧光检测时检测了“细胞内”和“培养液”中的荧光标记情况，因此荧光蛋白在此实验中的作用是标记M蛋白在细胞内外的分布情况．
③根据1和2组实验结果可知，在没有M蛋白的情况下，荧光标记只存在于细胞内，而和正常M蛋白基因连接后，荧光标记出现在了培养液中，即正常M蛋白合成后会分泌到细胞外，但是和青光眼患者M蛋白基因连接后，细胞外将不会出现荧光标记，由此可见，发育型青光眼的病因是M蛋白基因异常导致其指导合成的M蛋白异常，导致小梁细胞中的M蛋白不能正常地分泌到细胞外而在细胞中大量积累，最终导致小梁细胞功能异常．
（3）由（3）题的分析可知，表中第4组、5组、6组组实验可以为“发育型青光眼是显性遗传病”这一结论提供重要证据．
（4）分析图2可知，患发育型青光眼的根本原因是基因中的碱基对由C/G变成了T/A，最终导致M蛋白的结构发生了改变．
故答案为：
（1）常            基因的分离
（2）①b和d
②标记M蛋白在细胞内外的分布情况
③M蛋白基因异常导致其指导合成的M蛋白异常，导致小梁细胞中的M蛋白不能正常地分泌到细胞外而在细胞中大量积累
（3）4组、5组、6组 
（4）C/G     T/A    结构

点评 本题考查了基因工程以及人类遗传病的有关知识，要求考生能够根据系谱图判断遗传病的遗传方式，识记基因工程的操作工具，能够根据表格的分析确定发育型青光眼的病因，识记基因突变的概念和类型等．