Question

14．青蒿素是治療瘧疾的重要藥物，中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院資深研究員屠呦呦女士因率先從野生青蒿中提取出具有藥用活性的青蒿素而獲得2011年拉斯克醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)和2015年諾貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎(jiǎng)．研究人員已經(jīng)弄清了青蒿細(xì)胞中青蒿素的合成途徑（如圖中實(shí)線方框內(nèi)所示），并且發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞也能夠產(chǎn)生合成青蒿酸的中間產(chǎn)物FPP（如圖中虛線方框內(nèi)所示），但不能合成青蒿素．科學(xué)家將野生青蒿的某些基因?qū)�入到酵母�?xì)胞中并使其在酵母細(xì)胞中表達(dá)，使酵母細(xì)胞也能合成青蒿素．

（1）在FPP合成酶基因表達(dá)過(guò)程中，mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，該分子的作用是作為翻譯的模板．
（2）根據(jù)圖示代謝過(guò)程，科學(xué)家在培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母細(xì)胞過(guò)程中，需要向酵母細(xì)胞中導(dǎo)入哪些基因？ADS酶基因、CYP71AV1酶基因．
（3）酵母細(xì)胞導(dǎo)入相關(guān)基因后，這些基因能在酵母細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄出mRNA，并在酵母細(xì)胞的核糖體（填細(xì)胞器名稱）部位控制合成一些原來(lái)只有青蒿細(xì)胞中才含有的物質(zhì)，從遺傳密碼的角度分析，說(shuō)明遺傳密碼具有通用性（酵母菌和青蒿細(xì)胞共用一套遺傳密碼）．但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)入了相關(guān)基因的酵母菌合成的青蒿素很少，根據(jù)圖解分析原因可能是酵母菌細(xì)胞將大量的FPP用來(lái)合成固醇．
（4）野生青蒿為雌雄同株植物，白青稈和紫紅稈為一對(duì)相對(duì)性狀，已知白青稈（R）對(duì)紫紅稈（r）為顯性，白青稈植株因青蒿素含量高實(shí)用價(jià)值更大．現(xiàn)有一基因型為Rr的白青稈植株自交得到F1代，去除紫紅稈個(gè)體，剩余的植株繼續(xù)自交得到F2代，若每一植株自交后代個(gè)體數(shù)相同，將F2代中的紫紅稈植株去除后，剩余的白青稈植株中純合子所占的比例是$\frac{3}{5}$．

Answer 1

分析 分析題圖：圖中實(shí)線方框中表示青蒿細(xì)胞中青蒿素的合成途徑，青蒿素的合成需要FPP合成酶和ADS酶等．虛線方框表示酵母細(xì)胞合成FPP合成酶及固醇的過(guò)程，酵母細(xì)胞只能合成FPP合成酶，不能合成ADS酶，因此其不能合成青蒿素．

解答 解：（1）細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄形成的mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)；該分子的作用是作為翻譯 的模板．
（2）（2）由圖可知，酵母細(xì)胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，即酵母細(xì)胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因．因此，要培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母細(xì)胞，需要向酵母細(xì)胞中導(dǎo)入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因．
（3）酵母細(xì)胞導(dǎo)入相關(guān)基因后，這些基因能在酵母細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄出mRNA，并在酵母細(xì)胞的核糖體 部位控制合成一些原來(lái)只有青蒿細(xì)胞中才含有的物質(zhì)，從遺傳密碼的角度分析，說(shuō)明酵母菌和青蒿細(xì)胞共用一套遺傳密碼．由圖可知，酵母細(xì)胞中部分FPP用于合成了固醇，因此將相關(guān)基因?qū)�入酵母菌后，即使這些基因能正常表達(dá)，酵母菌合成的青蒿素仍很少．
（4）現(xiàn)有一基因型為Rr的白青稈植株自交得到F1代（$\frac{1}{4}$RR、$\frac{1}{2}$Rr、$\frac{1}{4}$rr），去除紫紅稈個(gè)體，剩余的植株為$\frac{1}{3}$RR、$\frac{2}{3}$Rr；繼續(xù)自交得到F2代，后代含有$\frac{1}{2}$RR、$\frac{1}{3}$Rr、$\frac{1}{6}$rr，將F2代中的紫紅稈植株去除后，剩余的白青稈植株中純合子所占的比例是$\frac{3}{5}$．
故答案為：
（1）核孔  翻譯  
（2）ADS酶基因、CYP71AV1酶基因
（3）核糖體  遺傳密碼具有通用性（酵母菌和青蒿細(xì)胞共用一套遺傳密碼）    酵母菌細(xì)胞將大量的FPP用來(lái)合成固醇    
（4）$\frac{3}{5}$

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖解，考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用，要求考生識(shí)記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程、場(chǎng)所、條件及產(chǎn)物等；掌握基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)，能運(yùn)用逐對(duì)分析法解題；同時(shí)還要求考生能分析題圖，從中提取有效信息答題．