Question

【題目】某患者因血尿入院檢查，醫生診斷為腎小球性血尿，患者遺傳系譜如圖1。

（1）據圖1分析，Ⅱ-2所患疾病的遺傳方式是_________。若Ⅰ-1和Ⅰ-2生育第三個孩子，則患病概率為_________。

（2）經檢查，Ⅱ-2視力和聽覺也出現廣泛受損，經診斷為Alport綜合征（簡稱AS）。AS的發病與Ⅳ型膠原蛋白基因突變有關，這種膠原蛋白廣泛分布于機體各組織，構成組織基底膜。研究者進一步對Ⅰ-1和Ⅱ-2編碼Ⅳ型膠原蛋白的基因進行測序，結果如圖2所示。

①Ⅳ型膠原蛋白的突變基因中，有三十余種基因突變都會導致該蛋白不同程度失效，這些基因突變的出現是由于基因突變具有_________性。與正常人的堿基序列相比較，Ⅱ-2的基因突變是由_________引起的。

②Ⅱ-2的患病較重，而父親（Ⅰ-1）僅有輕度血尿癥狀，視力和聽覺正常。從測序結果分析，Ⅰ-1體內腎臟細胞和皮膚、毛囊細胞中編碼Ⅳ型膠原的基因序列_________（填寫“相同”或“不同”）。那么，Ⅰ-1僅有輕度血尿癥狀的可能原因是_________。

（3）隨著現代醫學發展，該病患者經對癥治療可較好地控制病情。若Ⅲ-2和一個健康男性婚配后，希望生育不攜帶致病基因的后代，醫生可對用于人工受精的卵子（編號①~④號）形成過程釋放的極體中致病基因位點進行遺傳檢測（不考慮交叉互換），結果如下表。

編號	①	②	③	④
遺傳信息-	-GATTGGTTATT- -CTAACCAATAA-	-GATTGGTTATT- -CTAACAAATAA-	-GATTGTTTATT- -CTAACCAATAA-	-GATTGTTTATT- -CTAACAAATAA-
來源	第二極體	第二極體	第一極體	第一極體
正常基因模板鏈：- -GATTGGTTATT-

依據表中結果，醫生應選擇編號為_________的卵進行人工受精，得到的受精卵發育為早期胚胎后移植到Ⅲ-2子宮內，可實現生育不攜帶致病基因后代的目的。請依據減數分裂的知識，解釋醫生這樣選擇的依據：_________。

（4）該項技術可以有效保證遺傳病患者或者遺傳病致病基因攜帶者家庭生育不含致病基因的后代，大幅降低家庭和社會的養育成本。有同學認為可以通過基因編輯技術將人群中某種遺傳病的致病基因均改造為正常基因，杜絕該種遺傳病的發生。你認為這位同學的觀點是否合理？請陳述理由：_________。

Answer 1

【答案】常染色體隱性遺傳 25% 不定向 單個堿基對替換 不同 Ⅰ-1兼有正常基因的細胞和致病基因的細胞；Ⅰ-1胚胎發育早期細胞有絲分裂過程中出現基因突變，含有突變基因的細胞發育為腎臟 ①、④ 第二極體中遺傳物質與卵細胞相同（減數第二次分裂姐妹染色單體分離），而第一極體中遺傳物質一定與卵細胞中遺傳物質不同（女性為雜合子，減數第一次分裂同源染色體分離），因此選取取自第二極體包含正常基因或第一極體不包含正常基因的卵子進行人工受精可達到目的 不合理，該同學的操作會導致人類的某種遺傳基因消失，影響人類的遺傳多樣性，造成未知風險；目前基因編輯技術存在技術風險（如：脫靶效應等），可能造成新的基因突變

【解析】

1.人類遺傳病的判定方法

口訣：無中生有為隱性，有中生無為顯性；隱性看女病，女病男正非伴性；顯性看男病，男病女正非伴性。

第一步：確定致病基因的顯隱性：可根據

（1）雙親正常子代有病為隱性遺傳（即無中生有為隱性）；

（2）雙親有病子代出現正常為顯性遺傳來判斷（即有中生無為顯性）。

第二步：確定致病基因在常染色體還是性染色體上。

①在隱性遺傳中，父親正常女兒患病或母親患病兒子正常，為常染色體上隱性遺傳；

②在顯性遺傳，父親患病女兒正常或母親正常兒子患病，為常染色體顯性遺傳。

2.減數分裂過程。

減數第一次分裂間期：染色體復制

減數第一次分裂：前期。聯會，同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換；中期，同源染色體成對的排列在赤道板上；后期，同源染色體分離非同源染色體自由組合；末期，細胞質分裂。核膜，核仁重建紡錘體和染色體消失。

減數第二次分裂：前期，核膜，核仁消失，出現紡錘體和染色體；中期，染色體形態固定，數目清晰；后期，著絲點分裂，姐妹染色單體分開成為染色體病均勻的移向兩級；末期，核膜核仁重建，紡錘體和染色體消失。

（1）圖1中顯示，正常的Ⅰ-1與Ⅰ-2結婚生出了患病的Ⅱ-2，由于Ⅱ-2是女兒，故推知該病的遺傳方式是常染色體隱性遺傳。由此可知Ⅰ-1和Ⅰ-2均為攜帶者，則這對夫婦生育第三個孩子，則患病概率為1/4。

（2）①由題意知，IV型膠原蛋白的突變基因中，導致該蛋白不同程度失效的突變基因有三十余種，說明基因突變具有不定向性；與正常人堿基序列相比較，I-2從左向右數第六位的堿基G含量下降，說明發生了堿基對的替換。。

②由題圖可知，Ⅰ-1體內腎臟細胞和皮膚、毛囊細胞中編碼IV型膠原的基因序列不同；由于Ⅰ-1兼有正常基因的細胞和致病基因的細胞，Ⅰ-1胚胎發育早期細胞有絲分裂過程中出現基因突變，含有突變基因的細胞發育為腎臟，導致其僅有輕度血尿癥狀，視力和聽覺正常。

（3）Ⅲ-2的基因型是Aa，產生的卵細胞有2種可能，含有A或含有a，第二極體中遺傳物質與卵細胞相同（減數第二次分裂姐妹染色單體分離），而第一極體中遺傳物質一定與卵細胞中遺傳物質不同（女性為雜合子，減數第一次分裂同源染色體分離），因此選取第二極體包含正常基因或第一極體不包含正常基因的卵子進行人工受精可達到目的，即選用的卵細胞應該是編號①或④的卵進行人工受精，得到的受精卵發育為早期胚胎后移植到Ⅲ-2子宮內，可實現生育不攜帶致病基因后代的目的。

（4）如果通過基因編輯技術將人群中某種遺傳病的致病基因均改造為正常基因，杜絕該種遺傳病的發生，則會導致人類的某種遺傳基因消失，影響人類的遺傳多樣性，造成未知風險，另外，目前基因編輯技術存在技術風險(如：脫靶效應等)，可能造成新的基因突變，因此該觀點不合理。