Question

【題目】2018年中科院覃重軍團(tuán)隊(duì)將包含16條染色體的釀酒酵母人工拼接為只有1條巨大染色體的SY14菌株，如圖1所示，在合成生物學(xué)領(lǐng)域具有里程碑意義。結(jié)合下列示意圖分析并回答下列問(wèn)題：

(1)自然界存在的生命體分為真核生物和原核生物，SY14菌株屬于________。天然酵母的出芽生殖屬于________(填細(xì)胞分裂方式)，在中期DNA與染色體數(shù)之比等于________。

(2)如圖2所示，染色體兩端存在維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的端粒，當(dāng)敲除了兩端的端粒，著絲粒沒(méi)有敲除，某條染色體連接成環(huán)狀，它與質(zhì)粒的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在組成上的最大區(qū)別在于________________________。在天然酵母改造成SY14菌株的過(guò)程中，需要敲除________個(gè)端粒。

(3)若以著絲粒為界，染色體分為長(zhǎng)臂(q)和短臂(p)，臂比(長(zhǎng)度比值q/p)是染色體的一項(xiàng)重要特征。天然酵母在某次分裂過(guò)程中，臂比1.5的某條染色體形成了兩條長(zhǎng)度不等，但臂比等于1的染色體，其原因是發(fā)生了____________________________。

(4)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)某品系昆蟲(chóng)的1號(hào)染色體上基因的位置關(guān)系如圖2所示，且當(dāng)后代B基因純合時(shí)胚胎期致死。該品系的親代雌雄昆蟲(chóng)相互交配(不考慮交叉互換和突變)，子一代再自由交配，子二代中雜合子的概率是___________；自由交配n代以后，與親代的品系相比，子代中A基因的基因頻率下降，原因是____________________________________________。

Answer 1

【答案】真核生物 有絲分裂 2 成分除DNA外，還有蛋白質(zhì) 30 染色體結(jié)構(gòu)變異(著絲粒處斷裂而后p與p連結(jié)，或q與q連結(jié)) 1/2 A和B基因位于同一條染色體上(或是連鎖的)，當(dāng)BB純合吋，基因型為AA的個(gè)體隨之死亡

【解析】

SY14菌株是釀酒酵母經(jīng)過(guò)對(duì)其細(xì)胞核中的染色體進(jìn)行操作處理后含有巨大染色體，因此，它仍然具有成形的細(xì)胞核，故屬于真核生物。出芽生殖屬于細(xì)胞質(zhì)不均等分配的有絲分裂，非嚴(yán)格意義上的有絲分裂。第（4）小問(wèn)，注意配子種類及比例和BB致死即可，采用棋盤(pán)法即可輕松算出子二代基因型及其比例。

（1）因?yàn)?/span>SY14菌株是釀酒酵母經(jīng)過(guò)變種（對(duì)其細(xì)胞核中的染色體進(jìn)行操作處理）而來(lái)，含有巨大染色體，因此，它有成形的細(xì)胞核，故屬于真核生物， 天然酵母的出芽生殖屬于有絲分裂，在中期DNA與染色體數(shù)之比等于2：1

（2）如圖2所示，染色體兩端存在維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的端粒，當(dāng)敲除了兩端的端粒，著絲粒沒(méi)有敲除，某條染色體連接成環(huán)狀，它與質(zhì)粒的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在組成上的最大區(qū)別在于成分除DNA外，還有蛋白質(zhì)。在天然酵母改造成SY14菌株的過(guò)程中，敲除端粒最好是在染色體在高度螺旋化狀態(tài)，因此，最終需要敲除(16-1)×2=30個(gè)端粒；

（3）若以著絲粒為界，染色體分為長(zhǎng)臂(q)和短臂(p)，臂比(長(zhǎng)度比值q/p)是染色體的一項(xiàng)重要特征。天然酵母在某次分裂過(guò)程中，臂比1.5的某條染色體形成了兩條長(zhǎng)度不等，但臂比等于1的染色體，其原因是發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異(著絲粒處斷裂而后p與p連結(jié)，或q與q連結(jié))；

（4）現(xiàn)發(fā)現(xiàn)某品系昆蟲(chóng)的1號(hào)染色體上基因的位置關(guān)系如圖2所示，且當(dāng)后代B基因純合時(shí)胚胎期致死。該品系的親代雌雄昆蟲(chóng)相互交配(不考慮交叉互換和突變)，子一代基因型及比例為1/3aabb，2/3AaBb，子一代產(chǎn)生的配子比例為AB:ab=1:2,子二代基因型及比例為AaBb:aabb=（1/3×2/3×2）: （2/3×2/3）=1:1，故子二代中雜合子的概率是1/2；自由交配n代以后，與親代的品系相比，子代中A基因的基因頻率下降，原因是A和B基因位于同一條染色體上(或是連鎖的)，當(dāng)BB純合吋，基因型為AA的個(gè)體隨之死亡。