阅读以下材料,回答(1)~(5)题。
生命的一种容错机制-遗传补偿效应Capn3a基因编码一种蛋白酶,对肝脏大小的调节起着关键作用。特异性抑制capn3a基因的翻译(基因敲低),会导致斑马鱼的肝脏比正常斑马鱼小。而通过基因编辑使capn3a基因突变失活(基因敲除)后,却发现斑马鱼的肝脏发育反而是正常的。斑马鱼约80%的基因都存在类似现象,在拟南芥、小鼠、人类等生物中也普遍存在类似现象。
为解释这种现象,科学家提出“遗传补偿”的概念:基因在突变失活后,可以通过上调其同源基因(由同一个基因演化而来,序列相似)的表达来弥补其功能。
研究发现,并非所有的基因敲除都会激活遗传补偿效应,无义突变是激活遗传补偿效应的必要条件,其他类型的基因突变不能激活遗传补偿效应。无义突变基因转录形成的mRNA 会携带提前终止密码,翻译出来的蛋白质往往功能减弱或丧失,甚至对细胞有负作用。真核细胞具有一种质量监控体系(NMD),可识别并降解无义突变mRNA.无义突变mRNA也可以与Upf3a蛋白结合,Upf3a可招募COMPASS复合体。无义突变mRNA利用核酸序列同源性,将COMPASS带到同源基因处,COMPASS将染色体中的组蛋白H3进行甲基化修饰,改变染色体的结构,从而促进同源基因的表达。
遗传补偿效应使突变个体得以正常发育和存活,这是生命的一种容错机制。遗传补偿效应分子机制的发现,不仅具有重要的理论意义,而且对于基因功能的研究以及遗传病的治疗提供了新的思路。
(1)在核糖体上合成蛋白质的模板是mRNAmRNA。无义突变 mRNA通过 NMD 途径被降解,这对细胞的意义有减少了能量、物质的浪费以及可能存在的负作用减少了能量、物质的浪费以及可能存在的负作用。
(2)基因突变可能不会导致性状的改变。依据上述材料和所学知识分析,可能的原因有基因突变激活了遗传补偿效应;密码子的简并性基因突变激活了遗传补偿效应;密码子的简并性。(写出两点)。
(3)研究者利用斑马鱼的capn3a基因,通过实验证明了Upf3a蛋白是激活遗传补偿效应的必需因子。实验组的处理是敲除capn3a基因使之发生无义突变,同时敲除Upf3a基因敲除capn3a基因使之发生无义突变,同时敲除Upf3a基因,该实验的实验结果应是同时敲除capn3a基因和Upf3a基因组斑马鱼肝脏比空白对照组斑马鱼小,只敲除capn3a基因组斑马鱼肝脏与空白对照组无差异同时敲除capn3a基因和Upf3a基因组斑马鱼肝脏比空白对照组斑马鱼小,只敲除capn3a基因组斑马鱼肝脏与空白对照组无差异。
(4)某些无义突变基因编码的蛋白质功能减弱或丧失,但遗传补偿效应使得这种突变个体也得以保留,请分析其对进化的意义遗传补偿效应使无义突变得以保留,增加了基因多样性,为自然选择提供了原材料(无义突变基因在未来的环境中,有可能成为有利变异,从而有利于生物进化)遗传补偿效应使无义突变得以保留,增加了基因多样性,为自然选择提供了原材料(无义突变基因在未来的环境中,有可能成为有利变异,从而有利于生物进化)。
(5)有些遗传病是由于基因的碱基对替换使其编码蛋白的某一氨基酸变成另一种氨基酸,而非无义突变所致。请写出利用遗传补偿效应治疗此类遗传病的思路在突变基因中创建提前终止密码来触发遗传补偿效应;引入含有提前终止密码的转基因来触发遗传补偿效应在突变基因中创建提前终止密码来触发遗传补偿效应;引入含有提前终止密码的转基因来触发遗传补偿效应。
【答案】mRNA;减少了能量、物质的浪费以及可能存在的负作用;基因突变激活了遗传补偿效应;密码子的简并性;敲除capn3a基因使之发生无义突变,同时敲除Upf3a基因;同时敲除capn3a基因和Upf3a基因组斑马鱼肝脏比空白对照组斑马鱼小,只敲除capn3a基因组斑马鱼肝脏与空白对照组无差异;遗传补偿效应使无义突变得以保留,增加了基因多样性,为自然选择提供了原材料(无义突变基因在未来的环境中,有可能成为有利变异,从而有利于生物进化);在突变基因中创建提前终止密码来触发遗传补偿效应;引入含有提前终止密码的转基因来触发遗传补偿效应
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:60引用:1难度:0.6
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