Question

14．青蒿素是治療瘧疾的重要藥物，中國中醫(yī)科學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)學獎和2015年諾貝爾醫(yī)學與生理學獎．研究人員已經弄清了青蒿細胞中青蒿素的合成途徑（如圖中實線方框內所示），并且發(fā)現酵母細胞也能夠產生合成青蒿酸的中間產物FPP（如圖中虛線方框內所示），但不能合成青蒿素．科學家將野生青蒿的某些基因導入到酵母細胞中并使其在酵母細胞中表達，使酵母細胞也能合成青蒿素．

（1）在FPP合成酶基因表達過程中，mRNA通過核孔進入細胞質，該分子的作用是作為翻譯的模板．
（2）根據圖示代謝過程，科學家在培育能產生青蒿素的酵母細胞過程中，需要向酵母細胞中導入哪些基因？ADS酶基因、CYP71AV1酶基因．
（3）酵母細胞導入相關基因后，這些基因能在酵母細胞內轉錄出mRNA，并在酵母細胞的核糖體（填細胞器名稱）部位控制合成一些原來只有青蒿細胞中才含有的物質，從遺傳密碼的角度分析，說明遺傳密碼具有通用性（酵母菌和青蒿細胞共用一套遺傳密碼）．但實驗發(fā)現，導入了相關基因的酵母菌合成的青蒿素很少，根據圖解分析原因可能是酵母菌細胞將大量的FPP用來合成固醇．
（4）野生青蒿為雌雄同株植物，白青稈和紫紅稈為一對相對性狀，已知白青稈（R）對紫紅稈（r）為顯性，白青稈植株因青蒿素含量高實用價值更大．現有一基因型為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體數相同，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：圖中實線方框中表示青蒿細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胞合成FPP合成酶及固醇的過程，酵母細胞只能合成FPP合成酶，不能合成ADS酶，因此其不能合成青蒿素．

解答 解：（1）細胞核中轉錄形成的mRNA通過核孔進入細胞質；該分子的作用是作為翻譯 的模板．
（2）（2）由圖可知，酵母細胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，即酵母細胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因．因此，要培育能產生青蒿素的酵母細胞，需要向酵母細胞中導入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因．
（3）酵母細胞導入相關基因后，這些基因能在酵母細胞內轉錄出mRNA，并在酵母細胞的核糖體 部位控制合成一些原來只有青蒿細胞中才含有的物質，從遺傳密碼的角度分析，說明酵母菌和青蒿細胞共用一套遺傳密碼．由圖可知，酵母細胞中部分FPP用于合成了固醇，因此將相關基因導入酵母菌后，即使這些基因能正常表達，酵母菌合成的青蒿素仍很少．
（4）現有一基因型為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（酵母菌和青蒿細胞共用一套遺傳密碼）    酵母菌細胞將大量的FPP用來合成固醇    
（4）$\frac{3}{5}$

點評 本題結合圖解，考查遺傳信息的轉錄和翻譯、基因自由組合定律的實質及應用，要求考生識記遺傳信息轉錄和翻譯的過程、場所、條件及產物等；掌握基因自由組合定律的實質，能運用逐對分析法解題；同時還要求考生能分析題圖，從中提取有效信息答題．