Question

【題目】研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥的H基因突變體在22℃下生長與野生型無差別，而30℃下生長則葉片呈白色。科研人員對此進(jìn)行研究。

（1）30℃時，葉片呈白色的原因是葉綠體發(fā)育異常，_______合成受阻所致。

（2）測序發(fā)現(xiàn)，突變體的H基因發(fā)生了如圖1所示的突變，導(dǎo)致H蛋白異常�？蒲腥藛T提取野生型和突變體的葉片蛋白，用抗原-抗體雜交方法檢測H蛋白，結(jié)果如圖2所示。

①對比圖1中野生型和突變體的內(nèi)含子序列，可知突變體的H基因發(fā)生的堿基對改變是______，這導(dǎo)致mRNA增加了100多個堿基，推測其原因是________________。

②據(jù)圖2分析，在蛋白質(zhì)水平上，突變體的改變是______。

（3）科研人員用特定抗體檢測H蛋白在葉綠體內(nèi)的分布，結(jié)果如圖3所示。

①圖3中的葉綠體蛋白、葉綠體基質(zhì)蛋白和類囊體蛋白，應(yīng)提取自______（填“野生型”或“H基因突變體”）植株葉片。圖中各泳道的蛋白上樣量均保持一致。

②下列有關(guān)該實驗設(shè)計的敘述，正確的是______。

a.D1蛋白抗體和RbcL蛋白抗體的雜交結(jié)果表明葉綠體基質(zhì)蛋白和類囊體蛋白充分分離

b.D1蛋白抗體和RbcL蛋白抗體的雜交結(jié)果可作為H蛋白抗體與抗原陽性反應(yīng)的對照

c.H蛋白抗體雜交結(jié)果中1、2、3泳道條帶大小差異主要是操作誤差造成的

③依據(jù)實驗結(jié)果可以得出的結(jié)論是______。

（4）H蛋白是一種熱應(yīng)激蛋白（溫度升高時表達(dá)），調(diào)控葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。據(jù)此推測，H基因突變體在30℃時葉子呈白色的原因是_______。

Answer 1

【答案】光合色素 G-C變?yōu)锳-T （內(nèi)含子中堿基對改變導(dǎo)致）剪切位點改變，內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄出來的序列（或“部分序列”）未被剪切掉 無H蛋白（或“H蛋白空間結(jié)構(gòu)改變”） 野生型 a H蛋白主要分布于類囊體上 H基因突變導(dǎo)致H蛋白30℃時不表達(dá)（H蛋白失活），葉綠體中RNA聚合酶活性降低，影響類囊體上光合色素合成相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄，使光合色素合成受阻

【解析】

本題考查基因突變的原因、基因?qū)π誀畹目刂坪驮O(shè)計實驗等內(nèi)容。

（1）在正常情況下，葉片呈綠色是因為葉綠體中含有葉綠素和類胡蘿卜素等色素的原因。30℃時，葉片呈白色的原因是葉綠體發(fā)育異常，這是由于光合色素合成受阻所致。

（2）①由圖1所示的結(jié)果可知突變體野生型的相比較，發(fā)現(xiàn)是由于內(nèi)含子的第5位的堿基對由G-C變?yōu)锳-T，引起的。這導(dǎo)致mRNA增加了100多個堿基，結(jié)合題目所給信息，基因轉(zhuǎn)錄后，內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄出來的序列被剪切，外顯性轉(zhuǎn)錄的部分拼接形成mRNA，推測其原因是（內(nèi)含子中堿基對改變導(dǎo)致）剪切位點改變，內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄出來的序列（或“部分序列”）未被剪切掉。

②據(jù)圖2分析，在30℃時野生型的有抗原—抗體反應(yīng)而突變型的無抗原—抗體反應(yīng)，說明突變型的在30℃時無H蛋白質(zhì)或H蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化。

（3）科研人員用特定抗體檢測H蛋白在葉綠體內(nèi)的分布，結(jié)果如圖3所示。

①由圖可知H蛋白在葉綠體中的存在部位是葉綠體基質(zhì)中含量低，而在類囊體薄膜中含量高，由于擬南芥的H基因突變體在22℃下生長與野生型無差別，而30℃下生長則葉片呈白色，結(jié)合（2）②的分析在30℃時野生型的有抗原—抗體反應(yīng)，而突變型的無抗原—抗體反應(yīng)，可知圖3中的葉綠體蛋白、葉綠體基質(zhì)蛋白和類囊體蛋白，應(yīng)提取自野生型植株葉片。

②D1蛋白抗體雜交檢測結(jié)果表明：類囊體蛋白只存在于類囊體和葉綠體中，RbcL蛋白抗體的雜交結(jié)果表明：葉綠體基質(zhì)蛋白只存在于葉綠體基質(zhì)和葉綠體中，它們和H蛋白不是同一種蛋白，不發(fā)生特異性反應(yīng)，并不是起對照作用b錯誤，H蛋白抗體雜交結(jié)果中1、2、3泳道條帶大小差異主要是H蛋白在葉綠體不同部位的含量不同引起的，而不是操作誤差造成的，c錯誤。這個實驗結(jié)果恰恰說明D1蛋白抗體和RbcL蛋白抗體的雜交結(jié)果表明葉綠體基質(zhì)蛋白和類囊體蛋白充分分離，a正確，因此選a。

③因此依據(jù)實驗結(jié)果和前面的分析可以得出的結(jié)論是H蛋白主要分布于類囊體上。

（4）H蛋白是一種熱應(yīng)激蛋白（溫度升高時表達(dá)），調(diào)控葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。RNA聚合酶的功能是催化基因轉(zhuǎn)錄成mRNA，進(jìn)而翻譯出相關(guān)的蛋白質(zhì)，據(jù)此推測，H基因突變體在30℃時葉子呈白色的原因是：H基因突變導(dǎo)致H蛋白30℃時不表達(dá)（H蛋白失活），葉綠體中RNA聚合酶活性降低，影響類囊體上光合色素合成相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄，使光合色素合成受阻。