题目

镰刀形细胞贫血症是一种单基因遗传病，是由正常的血红蛋白基因(HbA)突变为镰刀形细胞贫血症基因(HbS)引起的。在非洲地区黑人中有4%的人是该病患者，会在成年之前死亡，有32%的人是携带者，不发病但血液中有部分红细胞是镰刀形。 (1)在非洲地区黑人中HbS基因的频率是________。 (2)某表现型正常的非洲裔夫妇，若他们的孩子已经出生，检查孩子是否患病的方法是________；若孩子尚未出生，可以采用从羊水中收集少量胎儿的细胞，提取出DNA，用________技术进行复制，然后通过________的方法确认胎儿是否正常。 (3)下图甲是正常人和患者血红蛋白基因的部分片段，若用MstⅡ限制酶切割下图中正常红细胞基因片段，则会出现________个相同的黏性末端；若用MstⅡ限制酶切割下图中镰刀形细胞贫血症基因片段，与原DNA相比，则会增加________个游离的磷酸基团。 (4)若用MstⅡ限制酶切割胎儿DNA后，用凝胶电泳分离酶切片段，片段越大，在凝胶带上距离加样孔越近。加热使酶切片段解旋后，用荧光标记的CFGACTCCT序列与其杂交，荧光出现的位置可能有下图乙所示的三种结果。若出现________结果，则说明胎儿患病；若出现________结果，则说明胎儿是携带者。 正常血红蛋白基因 □ 加样孔 加样孔 -加样孔-|||-↑ CTGACTCC TGAGGAG ↑ -DNA条带 条带-|||-镰刀形细胞贫血症基因 -DNA条带 -DNA 条带-|||-ZZ-|||-↑ CTGACTCC TGTGGAG-|||-"↑"表示MstⅡ限制酶切点 A B C-|||-甲 乙

镰刀形细胞贫血症是一种单基因遗传病，是由正常的血红蛋白基因(HbA)突变为镰刀形细胞贫血症基因(HbS)引起的。在非洲地区黑人中有4%的人是该病患者，会在成年之前死亡，有32%的人是携带者，不发病但血液中有部分红细胞是镰刀形。

(1)在非洲地区黑人中HbS基因的频率是________。

(2)某表现型正常的非洲裔夫妇，若他们的孩子已经出生，检查孩子是否患病的方法是________；若孩子尚未出生，可以采用从羊水中收集少量胎儿的细胞，提取出DNA，用________技术进行复制，然后通过________的方法确认胎儿是否正常。

(3)下图甲是正常人和患者血红蛋白基因的部分片段，若用MstⅡ限制酶切割下图中正常红细胞基因片段，则会出现________个相同的黏性末端；若用MstⅡ限制酶切割下图中镰刀形细胞贫血症基因片段，与原DNA相比，则会增加________个游离的磷酸基团。

(4)若用MstⅡ限制酶切割胎儿DNA后，用凝胶电泳分离酶切片段，片段越大，在凝胶带上距离加样孔越近。加热使酶切片段解旋后，用荧光标记的CFGACTCCT序列与其杂交，荧光出现的位置可能有下图乙所示的三种结果。若出现________结果，则说明胎儿患病；若出现________结果，则说明胎儿是携带者。

题目解答

答案

　本题考查基因频率、遗传病诊断、基因工程的相关知识及考生从题干中获取信息、识图分析能力，难度较大。(1)分析题意可知，非洲地区黑人中HbS基因的基因频率为32%×1/2＋4%＝20%。(2)如已出生，检查孩子是否患病的方法可直接用显微镜观察红细胞的形态；如尚未出生，检查胎儿是否正常，可用基因诊断的方法进行检查；提取出的DNA，可用PCR技术进行复制。(3)分析图示可知，MstⅡ限制酶切割正常的红细胞基因片段，酶切位点3个，因此会出现6个相同的黏性末端；游离磷酸基团，就是没有形成磷酸二酯键，因此若用MstⅡ限制酶切割镰刀形细胞贫血症基因片段，酶切位点2个，与原DNA相比，则会增加4个游离的磷酸基团。(4)分析图示可知，HbA基因突变为HbS基因后，恰好丢失了一个MstⅡ限制酶切割位点，由于基因突变后酶切位点的丢失，使酶切片段变长，根据题意，片段越大，在凝胶上离加样孔越近，可知B为患病胎儿，C中出现两条杂交带所以为携带者。

答案　(1)20%

(2)显微镜下观察红细胞形态　PCR　基因诊断(或DNA分子杂交)

(3)6　4

(4)B　C

解析

本题综合考查基因频率计算、遗传病诊断方法及基因工程相关工具酶的应用，需结合题干信息和图形分析答题。

(1) HbS基因频率计算

镰刀形细胞贫血症为隐性遗传病（设HbS为隐性基因），患者基因型为HbSHbS，携带者为HbAHbS。根据哈迪-温伯格定律：

  • 患者频率（q²）=4%，则q=√4%=20%（q为HbS基因频率）；
  • 携带者频率（2pq）=32%，可验证p=1-q=80%，2pq=2×80%×20%=32%，符合题意。
    故HbS基因频率为20%。

(2) 遗传病诊断方法

  • 已出生孩子：镰刀形细胞贫血症患者红细胞呈镰刀状，可通过显微镜观察红细胞形态直接判断；
  • 未出生胎儿：需采用基因诊断。步骤为：提取胎儿DNA，用PCR技术扩增目标基因，再通过基因诊断（或DNA分子杂交） 检测是否含HbS基因。

(3) MstⅡ限制酶切割分析

  • 正常基因：图中甲中正常基因有3个MstⅡ切点，切割后产生4个DNA片段，每个片段含2个黏性末端，共6个相同黏性末端；
  • 镰刀形基因：突变后丢失1个切点，仅剩2个切点，切割后产生3个片段。每个切割位点会断裂2个磷酸二酯键，新增2个游离磷酸基团，2个切点共新增4个游离磷酸基团。

(4) 凝胶电泳与杂交结果判断

  • HbS基因丢失1个MstⅡ切点，酶切片段比HbA基因的长。凝胶电泳中，片段越大离加样孔越近：
    • 患者（HbSHbS）：仅含HbS基因，酶切后只有长片段，对应B结果；
    • 携带者（HbAHbS）：含HbA和HbS基因，酶切后既有长片段（HbS）也有短片段（HbA），对应C结果。