Question

5．中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命．但是青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性种植影响较大．研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（如图实线框内所示），并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成的中间产物FPP（如图虚线框内所示）．请回答问题：

（1）在FPP合成酶基因表达过程中，完成过程②需要的物质有ATP、tRNA、mRNA、氨基酸核糖体等．（至少填出两样）
（2）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．构建重组表达载体需要限制酶和DNA连接酶酶的帮助．
（3）实验发现，酵母细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母合成的青蒿素仍很少，根据图解分析原因可能是酵母细胞中部分FPP用于合成固醇，为提高酵母菌合成的青蒿素的产量，请提出一个合理的思路降低ERG9酶的合成量（干扰ERG9酶合成的过程或降低ERG9酶活性）．
（4）青蒿种群中花的白色和黄色是一对相对性状，但白花植株抗病性弱易死亡且青蒿素含量低，则经多代培养之后，该种群是否发生了进化？是．低温处理野生型青蒿（二倍体）可获得四倍体植株，四倍体青蒿与野生型青蒿不是（是、不是）同一物种，原因是其杂交后代三倍体不育．

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）图中②是翻译过程，该过程需要的条件有：原料（氨基酸）、模板（mRNA）、tRNA、核糖体（场所）、酶等．
（2）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．构建基因表达载体时，首先需要用限制酶切割外源DNA分子和运载体，其次还需要DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA分子．
（3）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降低ERG9酶的合成量（干扰ERG9酶合成的过程或降低ERG9酶活性）．
（4）生物进化的实质是基因频率的改变，在自然选择或人工选择的作用下，控制花色的基因频率发生了改变，所以经多代培养之后，该种群发生了进化．四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代为三倍体，其减数分裂时染色体配对紊乱，不能产生正常的配子，所以不育，因而不是同一物种．
故答案为：
（1）氨基酸     核糖体
（2）ADS酶基因、CYP71AV1酶基因      限制酶和DNA连接酶
（3）酵母细胞中部分FPP用于合成固醇   降低ERG9酶的合成量（干扰ERG9酶合成的过程或降低ERG9酶活性）
（4）是      不是         其杂交后代三倍体不育

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；掌握基因自由组合定律的实质，能运用逐对分析法解题；同时还要求考生能分析题图，从中提取有效信息答题．