一、三種苯丙氨酸代謝異常遺傳病的致病機理
苯丙氨酸是人體需要從食物中攝取的一種必需氨基酸。它在人體內(nèi)除了一部分用以合成組織蛋白質(zhì)外，其余的部分在各種酶的作用下，通過氧化反應進行代謝。
如果在代謝過程中缺少某種酶的作用，則會導致苯丙氨酸代謝異常，而產(chǎn)生代謝性疾病。有三種基因突變會導致本過程中相關酶變化，引起三種疾病。──①酪氨酸酶缺乏導致白化�。虎诒奖彼崃u化酶缺乏導致苯丙酮尿癥；③尿黑尿酸氧化酶缺乏會產(chǎn)生尿黑酸尿癥（即黑尿癥）。白化病、苯丙酮尿癥以及在日常生活中可能遇見的黑尿癥。它們均為常染色體隱性遺傳病。
1、白化�。╝lbinism）
在正常情況時，人體苯丙氨酸可轉(zhuǎn)化為酪氨酸，酪氨酸在酶的催化下，最后形成黑色素，使人的毛發(fā)呈現(xiàn)黑色；長期野外勞動者皮膚也變黑，是因陽光照射加速皮膚細胞中黑色素的形成沉著所致。黑色素可保護人體免被紫外線照射，但若某人控制酪氨酸合成酶的基因發(fā)生隱性突變或從親本遺傳兩個隱性基因，則不能表達酪氨酸酶，黑色素的形成受阻，全身皮膚包括毛發(fā)、虹膜發(fā)白或淡紅色，這就是“白化病”�；颊咭蚺氯展馄貢�，特別是眼睛怕光常瞇眼，重者還可因強光刺激而失明，治愈較難。
2、苯丙酮尿癥（phenykelonuria）
正常情況下，人體肝臟內(nèi)能形成苯丙氨酸羥化酶（PAH），該酶能促使苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為酪氨酸。患者的致病基因（pp）使之缺乏PAH酶，導致苯丙氨酸的轉(zhuǎn)化為酪氨酸受阻，造成血液和組織中苯丙氨酸的大量積累。過量的苯丙氨酸及其衍生物──苯丙酮酸就由尿液排出，稱為苯丙酮尿癥。大部分苯丙酮酸及其代謝產(chǎn)物在腦中積累，造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)受傷害，使腦組織的生化代謝紊亂，阻礙大腦的發(fā)育，導致智力低下，引起先天性癡呆。患病期間應避免攝入含苯丙氨酸的食物。另外，過量的苯丙酮酸可能會抑制酪氨酸向黑色素的轉(zhuǎn)化，故患者常伴有膚色、發(fā)色較淡的性狀表現(xiàn)。
3、黑尿癥（alkaplonuria）
人體內(nèi)酪氨酸的另一條重要代謝途徑是轉(zhuǎn)化成乙酰乙酸，后者再分解成CO2和水，尿液中無尿黑酸。但當基因缺陷無法表達尿黑酸氧化酶，尿黑酸因不能被氧化成乙酰乙酸最后分解而從尿中排出。尿黑酸本身無色，在空氣中被氧化會變?yōu)楹谏�，尿液也隨之變黑，故稱黑尿癥。堿性條件下尿黑酸更進一步變黑，所以患兒的尿布用肥皂洗越洗越黑。黑尿癥是最早被記述的遺傳病之一，生活中較少見此病，一般對患者危害不大，但有時也可使其軟骨和關節(jié)等部位產(chǎn)生色素沉積，嚴重時會導致關節(jié)炎。
二、三種代謝異常遺傳病相關高考試題
例1．白化病和黑尿病都是酶缺陷引起的分子遺傳病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能將尿黑酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜�，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空氣后氧化變黑。下圖表示人體內(nèi)與之相關的系列生化過程。
（1）簡要指出酶B在皮膚細胞內(nèi)合成的主要步驟： 。
（2）白化病人不能合成黑色素，其皮膚細胞中沒有黑色素，眼色粉紅。缺乏黑色素將如何影響人體對光照的反應？ 。
（3）在大部分人中，酶都能正常發(fā)揮催化功能，但酶D的變異阻止了尿黑酸的進一步代謝，哪一種變異形式能解釋這種生理缺陷？ 。
（4）由上圖可見：若控制酶A合成的基因發(fā)生了變異，會引起多個性狀改變；黑尿癥與圖中幾個基因都有代謝聯(lián)系。這說明： 。
【參考答案】（1）轉(zhuǎn)錄和翻譯（2）缺乏黑色素，不能吸收光照中的紫外線，其內(nèi)部組織易被誘變、殺傷（3）基因突變 （4）一個基因可能控制多個性狀；一個性狀可能受多個基因控制
例2．（2006年廣東高考題）苯丙酮尿癥是常染色體上基因控制的隱性遺傳病，進行性肌營養(yǎng)不良是X染色體上基因控制的隱性遺傳病。一對表現(xiàn)正常的夫婦，生育了一個同時患上述兩種遺傳病的孩子，請回答以下問題：
（1）該患者為男孩的幾率是 。
（2）若該夫婦再生育表現(xiàn)正常的女兒的幾率為 。
（3）該夫婦生育的表現(xiàn)正常女兒，成年后與一位表型正常的苯丙酮尿癥攜帶男子結(jié)婚，后代中同時患上述兩種遺傳病的幾率是 ；只患一種遺傳病的幾率為 。
【解析】：本題涉及遺傳定律、伴性遺傳、減數(shù)分裂等知識點。主要考查學生及推理計算、綜合分析能力，是2006年廣東卷難度很大的試題，難度系數(shù)約0．20。需要考生邏輯嚴密、思維靈活，是一道知識與能力考查并重的難題。
假設苯丙酮尿癥由A（a）控制，進行性肌營養(yǎng)不良由B（b）控制。
①表現(xiàn)正常的夫婦基因型A－XBX－和A－XBY →因為：父方有一個XB，因此所生女兒不會患進行性肌營養(yǎng)不良→題中患兩病的孩子100%是男孩→推出患病男孩基因型aa XbY→推出夫婦基因型：AaXBXb和AaXBY。
②該夫婦生育表現(xiàn)正常女兒幾率：無苯丙酮尿癥：Aa ×Aa →3/4A－
無肌營養(yǎng)不良：XBXb×XBY→1/2 XBX－ 表現(xiàn)正常女兒的幾率是：3/4×1/2＝3/8
③表現(xiàn)型正常的女兒基因型是 A XBX－ = （1/3AA+2/3Aa）（1/2XBXB +1/2XBXb）,苯丙酮尿癥攜帶者男性基因型為AaXBY，兩人結(jié)婚生育后代可表示為
AaXBY ×（1/3AA+2/3Aa）（1/2XBXB +1/2XBXb）
= [Aa×（1/3AA+2/3Aa）] [ XBY×（1/2XBXB +1/2XBXb）]
= [1/6aa＋5/6A ] [1/8 XbY ＋7/8XB ]
后代兩對相對性狀及其比例
苯丙酮尿癥
非苯丙酮尿癥
1/6aa
5/6A
肌營養(yǎng)不良
1/8XbY
兩病兼得＝1/48
只患肌營養(yǎng)不良＝5/48
不患肌營養(yǎng)不良
7/8 XB
只患苯丙酮尿癥＝7/48
完全正常＝35/48
后代中只患一病幾率是：7/48＋5/48＝1/4
【參考答案】（1）100％；（2）3/8；（3）1/48，1/4
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