114 調查局特考三等 醫學鑑識組 遺傳學 考古題詳解

114 年・調查局特考・三等・醫學鑑識組
試題代碼 遺傳學

第 一 題5 分

下圖顯示一種罕見遺傳疾病的譜系。譜系中方形代表男性,圓形代表女性;得病個體以黑色標示。請回答:

(一) 該疾病性狀是隱性的還是顯性的?請詳述其理由。

(二) 假設 AA 和 aa 分別代表顯性和隱性的基因型,分別寫出個體 II-1、II-2 和 III-3 的基因型。

(三) II-3 和一個未得病個體所生出孩子得病的機率是多少?請詳述其理由。

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核心觀念

本題考家族譜系判讀與顯性遺傳的基因型推定。依題目符號,AA 為致病顯性等位基因,aa 為正常隱性等位基因;在完全外顯的顯性遺傳模型下,未得病者為 aaaa,得病者可為 AaAa 或 AAAA。

解題方法

譜系中,第一代 I-1 得病,I-2 未得病;其子女 II-2 得病、II-3 未得病。第二代得病的 II-2 與未得病的 II-1 生下未得病及得病子女。這種得病者連續出現在數代,且得病者與未得病者婚配後仍有得病子女,符合顯性遺傳的典型表現。

若是隱性遺傳,得病者與未得病者生出得病子女,必須假設未得病配偶帶有致病隱性等位基因。題幹指出疾病罕見,因此在一般譜系判讀中,未得病配偶帶因的可能性較低,顯性遺傳是較符合本圖的解釋。

(一)性狀為顯性。 得病個體連續出現在 I、II、III 三代,且 II-2 與未得病的 II-1 生出得病子女,符合顯性性狀可由一個致病等位基因表現的特徵。

(二)基因型如下:

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第 二 題10 分

DNA 指紋辨識和限制性片段長度多態性分析(RFLP)常用於親子鑑定。孩子會同時繼承父母雙方的染色體,因此孩子的 DNA 會顯示來自父母雙方的限制性片段。

在下圖的凝膠中,一對夫妻正在辦理離婚手續。在子女扶養費聽證會上,丈夫聲稱自己不應該支付扶養費,因為他認為孩子的父親其實是女方眾多情人之一。DNA 限制性分析結果如下圖所示。

MM 泳道是來自母親的樣本,CC 泳道是來自本案中孩子的樣本,F1F1 泳道是來自丈夫的 DNA,F2F2 泳道是來自女方情人之一。根據這些資訊,能得出什麼結論?請詳述其理由。

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核心觀念

RFLP(限制性片段長度多態性分析)會把 DNA 切成不同長度的片段,再依片段長度分離;凝膠中同一高度的條帶,代表長度相同的片段。孩子的 DNA 來自父母雙方,因此判讀時要先找出孩子與母親相符的條帶,再檢視孩子其餘條帶是否與候選父親相符。

解題方法

先比較 M(母親)與 C(孩子)泳道:孩子有些條帶可由母親解釋;孩子其餘條帶應能在生父的泳道中找到。圖中,孩子未由母親條帶解釋的部分與 F2 的條帶相符;

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第 三 題10 分

下圖顯示一個異常的人類染色體型態。超過 90% 的慢性骨髓性白血病患者的癌細胞中存在這種特殊的型態。箭頭表示兩條異常染色體。

(一) 請描述導致這種異常型態的事件。

(二) 這位患者是男性還是女性?

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核心觀念

本題考查慢性骨髓性白血病(CML)的費城染色體(Philadelphia chromosome),以及如何從核型圖判讀性染色體。費城染色體是第 9 與第 22 號染色體發生互惠易位後形成的衍生染色體。

解題方法

圖中箭頭標示第 9 與第 22 號異常染色體。兩條染色體在長臂發生斷裂後,片段交換並重新接合,形成 t(9;22)(q34;q11.2)t(9;22)(q34;q11.2):

  • 第 9 號染色體上的 ABL1 基因片段移至第 22 號染色體。
  • 第 22 號染色體上的 BCR 基因與 ABL1 接合,形成 BCR::ABL1 融合基因。
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第 四 題10 分

在孟德爾的豌豆實驗中,他首先培育出純種黃色和綠色的豌豆。接著他將黃色和綠色的豌豆交配,發現 F1F_1 豌豆全部都是黃色的。他進一步將培育出的 F1F_1 黃色豌豆自我交配,得到 F2F_2 豌豆。他計數得到的 F2F_2 豌豆數量,分別有 2001 顆綠色和 6022 顆黃色豌豆。請回答:

(一) 黃色基因型是顯性還是隱性?請詳述其理由。

(二) 請以孟德爾的分配律,利用基因型分析解釋 F2F_2 豌豆顏色數字不同的理由。

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核心觀念

本題考孟德爾單因子遺傳,包括顯性與隱性的判定、分配律,以及雜合子自交時的基因型與表現型比例。

以 YY 表示黃色等位基因、yy 表示綠色等位基因。題目所稱純種,表示親代為同型合子;雜合子則有一個 YY 和一個 yy。

(一)判定黃色為顯性

純種黃色與純種綠色豌豆交配,可寫為:

YY×yyYY \times yy

親代分別只產生 YY 或 yy 配子,因此 F1F_1 全為 YyYy。F1F_1 基因型雖同時帶有兩種等位基因,外觀卻全為黃色,表示黃色等位基因在雜合子中即可表現;綠色性狀則被遮蔽。

因此,黃色為顯性,綠色為隱性。此判定建立在題目描述的單因子遺傳模型上。

(二)以分配律解釋 F2F_2 顏色數量

分配律指出,個體形成配子時,一對等位基因彼此分離,每個配子只得到其中一個等位基因。因此,F1F_1 雜合子 YyYy 形成 YY 與 yy 配子的機率各為 12\frac12。

F1F_1 自交如下:

Yy×YyYy \times Yy

配子隨機結合後,F2F_2 基因型比例為:

14YY:12Yy:14yy=1:2:1\frac14 YY : \frac12 Yy : \frac14 yy = 1 : 2 : 1
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第 五 題20 分

解釋為什麼不能透過僅引起 DNA 中 AT→GCAT\rightarrow GC 或 TA→CGTA\rightarrow CG 轉換的誘變劑(mutagens)來處理細胞,以誘導無義突變(nonsense mutation)?

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核心觀念

本題考查鹼基轉換的方向與密碼子突變類型。無義突變(nonsense mutation)是指原本編碼胺基酸的密碼子,經突變後變成終止密碼子。DNA 編碼股上的終止密碼子為 TAA、TAG、TGA;對應的 mRNA 密碼子為 UAA、UAG、UGA。

題目所稱的 AT→GCAT\rightarrow GC 或 TA→CGTA\rightarrow CG,是鹼基對由 A–T 轉為 G–C 的轉換型突變。這類突變只會把原本密碼子中的 A 或 T 替換成 G 或 C。

解題方法

逐一比較三種終止密碼子與可能的單一鹼基替換:

  • TAA:將 T 或 A 換成 G 或 C,可能得到 CAA、CAA、GAA、TCA、TGA 等序列;其中 TGA 確實是終止密碼子。
  • TAG:在題目限定的替換下,可得到 CAG、GAG、TCG、TGG 等,不會成為終止密碼子。
  • TGA:在題目限定的替換下,可得到 CGA、GGA、TCA、TGC 等,不會成為終止密碼子。
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第 六 題10 分

在某些族群中,大約 8%8\% 的男性患有一種特定的與 X 性染色體(X-linked)有關的隱性(recessive)遺傳疾病。

(一) 請問在這族群中,預期有多少比例的女性會有這個疾病?

(二) 有多少比例的女性為疾病帶原者(carrier)?

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核心觀念

本題考查 X 聯隱性遺傳的基因頻率與基因型頻率。男性只有一條 X 染色體,因此男性患病比例就是致病等位基因頻率 qq;女性有兩條 X 染色體,須依 Hardy–Weinberg 平衡估算基因型比例:

  • qq:致病等位基因頻率
  • p=1−qp=1-q:正常等位基因頻率
  • 女性患者:q2q^2
  • 女性帶原者:2pq2pq

解題方法

已知男性患者比例為 8%=0.088\%=0.08。由於男性為半合子,帶有致病等位基因即會發病,因此:

q=0.08,p=1−q=0.92q=0.08,\qquad p=1-q=0.92

(一)女性患病須兩條 X 染色體都帶有致病等位基因:

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