Question

11．中国科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理学或医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命．研究人员发现了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（实线方框所示）和酵母细胞产生合成青蒿酸的中间产物FPP的途径（虚线方框所示）如图．请据图分析回答：

（1）完成过程①需要RNA聚合酶催化，过程②中，mRNA通过核孔进入细胞质，该分子的作用是作为合成FPP合成酶的模板．
（2）在青蒿的不同组织细胞中，相同DNA转录起点不完全相同的原因是不同组织细胞中的基因选择性表达．青蒿素的合成体现了基因控制性状的方式是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状．
（3）根据图示代谢过程，科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因等基因．结果表明，相关基因导入酵母细胞后虽能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素却很少，据图分析原因可能是酵母细胞中的大部分FPP用于合成了固醇．
（4）若FPP合成酶基因含4 300个碱基对，其中一条单链中A：C：T：G=1：2：3：4，则该基因连续复制3次至少需要18060个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸．

Answer 1

分析 分析题图：图中实线方框中表示青蒿细胞中青蒿素的合成途径，青蒿素的合成需要FPP合成酶、ADS酶和CYP71AV1酶．虚线方框表示酵母细胞合成FPP合成酶及固醇的过程，酵母细胞只能合成FPP合成酶，不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，因此其不能合成青蒿素．

解答 解：（1）①为转录过程，该过程需要RNA聚合酶识别DNA中特定的碱基序列；过程②中，mRNA通过核孔进入细胞质，该分子的作用是作为合成FPP合成酶的模板．
（2）在青蒿的不同组织细胞中基因选择性表达，因此相同DNA转录起点不完全相同．青蒿素的合成体现了基因控制性状的方式是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状．
（3）由图可知，酵母细胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，即酵母细胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因．由图可知，酵母细胞中部分FPP用于合成了固醇，因此将相关基因导入酵母菌后，即使这些基因能正常表达，酵母菌合成的青蒿素仍很少，由此可推知提高酵母菌合成的青蒿素的产量的一个思路为控制ERG9酶的活性（或阻断ERG9酶基因的表达）．
（4）若FPP合成酶基因含4300个碱基对，其中一条单链中A：C：T：G=1：2：3：4，另一条单链中A：C：T：G=3：4：1：2，因此整个DNA分子中G占$\frac{3}{10}$，则该基因鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为4300×2×$\frac{3}{10}$，则该基因连续复制3次至少需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为4300×2×$\frac{3}{10}$×（2³-1）=18060个．
故答案为：
（1）RNA聚合酶　核孔    合成FPP合成酶
（2）不同组织细胞中的基因选择性表达    通过控制酶的合成来控制代谢过 程，进而控制生物性状
（3）ADS酶基因     CYP71AV1酶基因    酵母细胞中的大部分FPP用于合成了固醇　　
（4）18 060

点评 本题结合图解，考查遗传信息的转录和翻译、基因自由组合定律的实质及应用，要求考生识记遗传信息转录和翻译的过程、场所、条件及产物等，同时还要求考生能分析题图，从中提取有效信息答题．