Question

【題目】研究發現，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。科研人員對此進行研究。

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

（2）測序發現，突變體的H基因發生了如圖1所示的突變，導致H蛋白異常。科研人員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，結果如圖2所示。

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

②據圖2分析，在蛋白質水平上，突變體的改變是______。

（3）科研人員用特定抗體檢測H蛋白在葉綠體內的分布，結果如圖3所示。

①圖3中的葉綠體蛋白、葉綠體基質蛋白和類囊體蛋白，應提取自______（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下列有關該實驗設計的敘述，正確的是______。

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

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

c.H蛋白抗體雜交結果中1、2、3泳道條帶大小差異主要是操作誤差造成的

③依據實驗結果可以得出的結論是______。

（4）H蛋白是一種熱應激蛋白（溫度升高時表達），調控葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。據此推測，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變為A-T （內含子中堿基對改變導致）剪切位點改變，內含子轉錄出來的序列（或“部分序列”）未被剪切掉 無H蛋白（或“H蛋白空間結構改變”） 野生型 a H蛋白主要分布于類囊體上 H基因突變導致H蛋白30℃時不表達（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基因轉錄，使光合色素合成受阻

【解析】

本題考查基因突變的原因、基因對性狀的控制和設計實驗等內容。

（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所示的結果可知突變體野生型的相比較，發現是由于內含子的第5位的堿基對由G-C變為A-T，引起的。這導致mRNA增加了100多個堿基，結合題目所給信息，基因轉錄后，內含子轉錄出來的序列被剪切，外顯性轉錄的部分拼接形成mRNA，推測其原因是（內含子中堿基對改變導致）剪切位點改變，內含子轉錄出來的序列（或“部分序列”）未被剪切掉。

②據圖2分析，在30℃時野生型的有抗原—抗體反應而突變型的無抗原—抗體反應，說明突變型的在30℃時無H蛋白質或H蛋白質的空間結構發生的變化。

（3）科研人員用特定抗體檢測H蛋白在葉綠體內的分布，結果如圖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，結合（2）②的分析在30℃時野生型的有抗原—抗體反應，而突變型的無抗原—抗體反應，可知圖3中的葉綠體蛋白、葉綠體基質蛋白和類囊體蛋白，應提取自野生型植株葉片。

②D1蛋白抗體雜交檢測結果表明：類囊體蛋白只存在于類囊體和葉綠體中，RbcL蛋白抗體的雜交結果表明：葉綠體基質蛋白只存在于葉綠體基質和葉綠體中，它們和H蛋白不是同一種蛋白，不發生特異性反應，并不是起對照作用b錯誤，H蛋白抗體雜交結果中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。這個實驗結果恰恰說明D1蛋白抗體和RbcL蛋白抗體的雜交結果表明葉綠體基質蛋白和類囊體蛋白充分分離，a正確，因此選a。

③因此依據實驗結果和前面的分析可以得出的結論是H蛋白主要分布于類囊體上。

（4）H蛋白是一種熱應激蛋白（溫度升高時表達），調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錄成mRNA，進而翻譯出相關的蛋白質，據此推測，H基因突變體在30℃時葉子呈白色的原因是：H基因突變導致H蛋白30℃時不表達（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基因轉錄，使光合色素合成受阻。