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____________________________。

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))

【解析】

根據(jù)細(xì)胞內(nèi)有無核膜將細(xì)胞分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞，常見的原核細(xì)胞有藍(lán)藻、細(xì)菌、支原體等，常見的真核細(xì)胞有動(dòng)植物細(xì)胞、真菌等。真核細(xì)胞的分裂方式有：有絲分裂、減數(shù)分裂和無絲分裂。染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，質(zhì)粒是環(huán)狀的DNA。

（1）根據(jù)“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”可知，SY14菌株含有染色體，為真核生物。真核細(xì)胞主要通過有絲分裂產(chǎn)生體細(xì)胞，天然酵母的出芽生殖屬于無性繁殖，故為有絲分裂，在細(xì)胞分裂的中期每條染色體上含有兩條染色單體，每條染色單體含有一個(gè)DNA，故中期時(shí)DNA與染色體數(shù)之比等于2。

（2）染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，而質(zhì)粒是環(huán)狀的DNA，故敲除了兩端端粒的某條染色體連接成的環(huán)狀與質(zhì)粒的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在組成上的最大區(qū)別為：染色體連接成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的成分除含有DNA外，還含有蛋白質(zhì)。由于每條染色體的兩端均含有一個(gè)端粒，則16條染色體含有32個(gè)端粒，將16條染色體人工拼接為1條巨大染色體，由于所形成的巨大染色體的兩端仍有端粒，故連接過程中需要敲除30個(gè)端粒。

（3）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，說明新形成的染色體著絲粒兩端的臂長(zhǎng)相等，可能是著絲粒處斷裂而后p與p連結(jié)，或q與q連結(jié)從而形成了兩條長(zhǎng)度不等，但臂比等于1的染色體，該過程的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。