资源简介

(共48张PPT)
第一部分　专题五
遗传的分子基础、变异和进化
热点2　表观遗传
热点1　DNA损伤的修复机制
内容索引
热点1　DNA损伤的修复机制
热点聚焦　DNA损伤的修复机制与表观遗传
模型构建
DNA受损后的几类重要修复机制
(1)光激活修复
模型构建
(2)碱基切除修复
模型构建
(3)核苷酸切除修复
DNA在细胞生命过程中会发生多种类型的损伤。如损伤较小，RNA聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖模板掺入mRNA(如图1)；如损伤较大，修复因子Mfd识别、结合滞留的RNA聚合酶，“招募”多种修复因子、DNA聚合酶等进行修复(如图2)。下列叙述正确的是
案例分析
A.图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因
B.图1所示转录产生的mRNA指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变
C.图2所示的转录过程是沿着模板链的5′端到3′端进行的
D.图2所示的DNA聚合酶催化DNA损伤链的修复，方向是从n到m
√
√
√
根据DNA的半保留复制可知，图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因，A正确；
图1中的损伤较小，RNA聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖模板掺入mRNA，因为密码子的简并，mRNA掺入腺嘌呤核糖核苷酸之后，不同的密码子可能决定相同的氨基酸，B正确；
解析
转录时mRNA是由5′端到3′端合成的，是沿着模板链的3′端到5′端进行的，C错误；
由mRNA的合成方向可知，图中上侧链为模板，m是3′端，n是5′端，切除后DNA聚合酶会以下侧链为模板，根据DNA聚合酶合成子链方向可知，修复是从n向m进行，D正确。
解析
1.人类细胞中的DNA每天都会由于外部(外源)和内部(内源)的代谢进程而遭受多次损伤，如图为DNA损伤时的一种切除修复方式。下列相关叙述正确的是
A.图中DNA中形成凸起结构是碱基发生错配导致的
B.酶①为DNA聚合酶，可由左向右将脱氧核苷酸连接到DNA链的3′端
C.图中修复后恢复正常的DNA一定能控制生物体的特有性状
D.酶②可催化相邻的2个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键
√
靶向锤炼
据图可知，凸起部分的碱基并没有发生错配，A错误；
DNA聚合酶(酶①)的合成方向为5′→3′，即从左向右将脱氧核苷酸连接到模板链的3′－OH端，符合图中修复合成方向，B正确；
解析
若图中修复后恢复正常的DNA位于非基因片段，则修复后不一定能控制生物体的特有性状，C错误；
DNA的基本单位是脱氧核苷酸而非核糖核苷酸，酶②可催化相邻的2个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，D错误。
2.真核细胞的核DNA出现损伤时，P53蛋白会与DNA结合，阻止DNA复制，以修复损伤DNA，若修复失败，P53蛋白会引发细胞程序性死亡。研究发现，即使氧气充足，癌细胞也主要进行无氧呼吸产生大量乳酸。P53蛋白乳酸化可降低P53蛋白的活性，进而影响细胞增殖。P53蛋白乳酸化的过程如图所示，下列叙述错误的是
A.P53蛋白乳酸化抑制癌细胞增殖
B.P53蛋白发挥作用的场所在细胞核
C.癌细胞主要进行无氧呼吸可能和细胞连续增殖有关
D.P53蛋白的存在能降低基因突变概率，保持遗传的稳定性
√
P53蛋白抑制癌细胞增殖，P53蛋白乳酸化可降低P53蛋白的活性，从而对癌细胞增殖的抑制作用变弱，A错误；
核DNA出现损伤时，P53蛋白会与DNA结合，阻止DNA复制，以修复损伤DNA，其发挥作用的场所在细胞核，B正确；
DNA出现损伤时，P53蛋白会与DNA结合，阻止DNA复制，以修复损伤DNA，P53蛋白的存在能降低基因突变概率，保持遗传的稳定性，D正确。
解析
3.无论细胞分裂与否，在长期接受紫外线照射时，细胞内DNA上的部分胸腺嘧啶会形成胸腺嘧啶二聚体(这种变化在DNA链上的相邻胸腺嘧啶间易发生)，会造成DNA损伤，进而使得DNA复制受阻，如图所示。下列有关叙述正确的是
A.紫外线引起的基因突变仅发生在细胞分裂前的间期
B.DNA片段中含腺嘌呤数量越高，变异概率越低
C.DNA损伤后，引物的合成将停止在二聚体处
D.紫外线引起的基因突变改变了DNA上的碱基数目
√
基因突变具有随机性，紫外线引起的基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，不分裂的细胞和分裂的细胞均有可能发生基因突变，A错误；
解析
根据碱基互补配对原则，DNA片段中含腺嘌呤数量越高，则胸腺嘧啶数量越多，变异概率越高，B错误；
DNA损伤后，DNA复制和转录受阻，因此引物的合成将停止在二聚体处，C正确；
据图分析可知，紫外线引起的基因突变并没有改变DNA上的碱基数目，只改变了结构和存在状态，D错误。
返回
热点2　表观遗传
热点聚焦　DNA损伤的修复机制与表观遗传
模型构建
DNA甲基化：在DNA碱基上增加甲基基团的化学修饰，DNA甲基化会抑制基因转录。
1.大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型，仅细胞Ⅰ能合成催乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素。下列叙述错误的是
A.甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录
B.氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化
C.处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素
D.该基因甲基化不能用于细胞类型的区分
√
案例分析
细胞Ⅱ中催乳素合成基因多个碱基被甲基化不能合成催乳素，而细胞Ⅰ中该基因未被甲基化能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录，A正确；
细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化，B正确；
甲基化可以遗传，同理，细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，这一特性也可遗传，所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，C正确；
题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化区分的，D错误。
解析
2.如图所示，果蝇细胞中基因沉默蛋白(PcG)的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是
√
A.PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，抑制了基因表达
B.细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起
C.DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录
D.图中染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制
据图可知，PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，影响RNA聚合酶与DNA分子结合，抑制了基因表达，A正确；
由于原核细胞没有染色质结构，因此图中染色质结构变化不是原核细胞表观遗传调控的一种机制，D错误。
解析
模型构建
组蛋白修饰
①组蛋白乙酰化修饰一般与基因转录激活相关，而组蛋白去乙酰化则与基因沉默相关。
②组蛋白甲基化修饰既与基因的转录抑制相关，又与转录激活相关，这取决于被修饰的氨基酸残基所处的位置、被修饰的程度，以及甲基转移酶的性质。
3.某种XY型性别决定的二倍体动物，其控制毛色的等位基因G、g只位于X染色体上，仅G表达时为黑色，仅g表达时为灰色，二者均不表达时为白色。受表观遗传的影响，G、g来自父本时才表达，来自母本时不表达。某雄性与杂合子雌性个体为亲本杂交，获得4只基因型互不相同的F1。亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例不可能是
A.2/3 B.1/2 C.1/3 D.0
√
由题意可知，后代雄性一定是白色的，故后代一半是白色个体，亲本雄性一定是白色的，所以亲本与F1中白色个体占了1/2，黑色个体就不可能大于1/2，A符合题意。
解析
模型构建
遗传印记与性状遗传
遗传印记是因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基化是遗传印记的重要方式之一。印记是在配子发生和个体发育过程中获得的，在下一代
配子形成时印记重建。如图为遗传印记对转基因鼠的Igf 2基因(存在有功能型A和无功能型a两种基因)表达和传递影响的示意图，被甲基化的基因不能表达。
4.雌性小鼠在胚胎发育至4～6天时，细胞中两条X染色体会有一条随机失活，经细胞分裂形成子细胞，子细胞中此条染色体仍是失活的。雄性小鼠不存在X染色体失活现象。现有两只转荧光蛋白基因的小鼠，甲为发红色荧光的雄鼠(基因型为XRY)，乙为发绿色荧光的雌鼠(基因型为XGX)。甲、乙杂交产生F1，F1雌雄个体随机交配，产生F2。若不发生突变，下列有关叙述正确的是
A.F1中发红色荧光的个体均为雌性
B.F1中同时发出红绿荧光的个体所占的比例为1/4
C.F1中只发红色荧光的个体，发光细胞在身体中分布情况相同
D.F2中只发一种荧光的个体出现的概率是11/16
√
√
√
雌性小鼠发育过程中一条X染色体随机失活，雄性小鼠不存在这种现象，甲、乙杂交产生的F1的基因型是XRX、XY、XRXG、XGY，F1随机交配，雌配子产生的种类及比例是XR∶XG∶X＝2∶1∶1，雄配子产生的种类及比例为X∶XG∶Y＝1∶1∶2。由分析可知，F1中雄性个体的基因型是XGY和XY，不含XR，即不存在红色荧光，所以F1中发红色荧光的个体均为雌性，A正确；
F1的基因型及比例为XRX∶XY∶XRXG∶XGY＝1∶1∶1∶1，则同时发出红绿荧光的个体(XRXG)所占的比例为1/4，B正确；
解析
F1中只发红色荧光的个体的基因型是XRX，由于存在一条X染色体随机失活，则发光细胞在身体中分布情况不相同，C错误；
F2中只发一种荧光的个体包括XRX、XRY、XGX、XGY、XGXG，所占的比例为2/4×1/4＋2/4×2/4＋1/4×1/4×2＋1/4×2/4＋1/4×1/4＝11/16，D正确。
解析
核心解读
X染色体失活是“强制性的男女平等”。雌性动物体细胞中X染色体的失活遵循n－1规律：不管有多少条X染色体，除了一条以外其余的都失活。染色体失活是一个与基因沉默相关的过程。这些变化使失活的X染色体形成巴氏小体。虽然在体细胞中失活的X染色体非常稳定，但在正常发育过程中的一些情况下，整条染色体还可以再被激活。例如，在发育中的原始生殖细胞内，可以激活失活的X染色体。
5.真核细胞进化出精细的基因表达调控机制，如图表示部分调控过程。请回答下列问题：
(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成_______________。由于核膜的出现，实现了基因的转录和_____在时空上的分隔。
染色质(染色体)
翻译
细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成染色质(染色体)。转录在细胞核内进行，翻译在细胞质中的核糖体上进行，故由于核膜的出现，实现了基因的转录和翻译在时空上的分隔。
解析
(2)基因转录时，_________酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和________。分泌蛋白的肽链在____________完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。
RNA聚合
tRNA
粗面内质网
基因转录时，RNA聚合酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA(组成核糖体)、mRNA(翻译的模板)和tRNA(运输氨基酸)。分泌蛋白的肽链在粗面内质网完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。
解析
(3)转录后加工产生的IncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析，IncRNA调控基因表达的主要机制有___________
________________________________________。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合
与DNA结合，调控基因的转录；与mRNA结合，调控翻译
的RNA。据图可知，miRNA发挥的调控作用有______________________
_______________________________。
降解IncRNA，解除对翻译的影响；降解mRNA，调控翻译
转录后加工产生的IncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析，IncRNA调控基因表达的主要机制：一方面与DNA结合，调控基因的转录；另一方面与mRNA结合，调控翻译。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，一方面降解IncRNA，解除对翻译的影响，另一方面降解mRNA，调控翻译。
解析
(4)外源RNA进入细胞后，经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理，分析RNA农药的优点有___________________
______________。
专一性强；易降解，
不会污染环境
1.乙型肝炎病毒(HBV)感染是导致肝癌的重要原因，HBV基因组中的HBx基因编码的HBx蛋白能通过调控ALKBH5基因表达进而影响HBx基因的mRNA的m6A(常见的RNA甲基化修饰形式)水平，其中ALKBH5基因的高表达可促进肝癌的发生发展。图1、2表示HBx高表达及低表达的HBV体外感染模型中ALKBH5基因表达水平及HBx的m6A水平。下列叙述正确的是
靶向锤炼
A.ALKBH5基因的表达产物可能是一种甲基化酶
B.mRNA的m6A水平可能影响转录效率
C.与正常人相比，肝癌患者HBx的mRNA的m6A水平较低
D.HBV通过负反馈调节机制促进肝癌的发展
√
HBx的表达量与ALKBH5表达量呈正相关，与HBx的mRNA的m6A水平呈负相关，推测ALKBH5可能是一种去甲基化酶，故ALKBH5基因的表达产物可能是一种去甲基化酶，A错误；
由于ALKBH5的高表达可促进肝癌的发生发展，因此HBV感染的宿主细胞中HBx应呈现高表达状态，由此推测mRNA的m6A水平应影响翻译效率，B错误；
解析
与正常人相比，肝癌患者ALKBH5基因处于高表达水平，所以HBx的mRNA的m6A水平较低，即甲基化修饰水平较低，C正确；
HBV通过正反馈调节机制促进肝癌的发展，D错误。
解析
2.微小RNA(miRNA)是细胞中的一类非编码小分子RNA，其与有关蛋白形成沉默复合体RISC后，通过与靶mRNA 结合调控基因的表达，具体机理如图。miR－150为miRNA家族成员之一，在多种肿瘤细胞中均异常表达。研究人员将miR－150过表达质粒及其阴性对照质粒miR－NC分别导入宫颈癌Hela细胞后，检测细胞凋亡率和FOXO4蛋白表达量，结果如图。下列叙述正确的是
A.miRNA与靶mRNA部分互补，碱基配对方式与 miRNA基因转录过程完
全不同
B.RISC中的miRNA与靶mRNA的3′端结合，通过阻止核糖体移动阻止
翻译的进行，属于转录后水平的调控
C.miRNA可调控基因表达，从而影响生物的性状，属于表观遗传
D.实验表明，miR－150可能通过靶向下调FOXO4基因表达来促进宫颈癌
细胞的生长和存活
√
√
√
miRNA与靶mRNA部分互补，配对方式为A－U、G－C，miRNA 基因转录过程中配对方式为A－U、G－C、T－A，因此碱基配对方式不完全相同，A错误；
翻译的方向从mRNA的5′端→3′端，RISC中的miRNA与靶mRNA的3′端结合，通过阻止核糖体移动阻止翻译的进行，属于转录后水平的调控，B正确；
解析
miRNA可调控基因表达，从而影响生物的性状，并未改变基因的序列，属于表观遗传，C正确；
实验表明，miR－150组FOXO4的蛋白条带较细，说明蛋白含量较少，而miR－150组细胞凋亡率较低，说明细胞生存较好，因此miR－150可能通过靶向下调FOXO4基因表达来促进宫颈癌细胞的生长和存活，D正确。
解析
3.斑马鱼胚胎中的原始生殖细胞(PGCs)具有分化的双重潜能，过程如图。药物5－Aza能通过调节DNA甲基转移酶1的活性调控DNA甲基化水平，5－Aza浓度越高，PGCs向雌性生殖细胞发育的比例也越高。下列叙述正确的是
A.DNA甲基化会导致碱基序列发生改变
B.PGCs的DNA甲基化水平升高，胚胎更可能发育成雌性
C.5－Aza能降低DNA甲基转移酶1的活性
D.斑马鱼胚胎发育成雄性过程中不存在去甲基化
√
DNA甲基化不会导致碱基序列发生改变，甲基化的基因不能与RNA聚合酶结合，故无法进行转录产生mRNA，也就无法进行翻译，最终无法合成相应蛋白，从而抑制了基因的表达，A错误；
据图可知，与PGCs相比雄性生殖细胞中甲基化水平升高，因此PGCs的DNA甲基
解析
化水平升高，胚胎更可能发育成雄性，5－Aza浓度越高，PGCs向雌性生殖细胞发育的比例也越高，说明5－Aza能降低DNA甲基转移酶1的活性，从而降低甲基化水平，B错误，C正确；
由图可知，发育成雄性生殖细胞的过程中，也存在去甲基化，在斑马鱼胚胎发育成雄性过程中其他细胞内也可能存在去甲基化，D错误。
4.神经干细胞线粒体内的METTL8蛋白能催化线粒体DNA控制合成的mt－tRNAThr发生甲基化修饰，进而使其发挥正常功能。敲除染色体上METTL8基因会使神经干细胞线粒体内的翻译及呼吸过程受阻，引起神经干细胞加速分化乃至数目减少，进而导致某种神经退行性疾病。药物P可以通过增强METTL8基因过表达或增强线粒体功能对该疾病产生一定的疗效。下列叙述正确的是
A.敲除METTL8基因导致神经退行性疾病，体现了基因通过控制蛋白质结构直接
控制生物体的性状
B.mt－tRNAThr甲基化修饰后才能携带氨基酸到达核糖体参与遗传信息的翻译过程
C.METTL8蛋白是由线粒体内的DNA编码且在mt－tRNAThr的参与下合成
D.药物P能增强METTL8基因的表达来促进神经干细胞的分裂，以增加神经干细
胞的数目
√
敲除染色体上METTL8基因，会使METTL8蛋白不能合成，进而影响线粒体中mt-tRNAThr的甲基化修饰，导致神经干细胞线粒体内的翻译及呼吸过程受阻。这体现的是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，并非直接控制蛋白质结构，A错误；
根据题意，神经干细胞线粒体内的METTL8蛋白能催化线粒体DNA控制合成的mt-tRNAThr发生甲基化修饰，进而使其发挥正常功能，即携带氨基酸到达核糖体参与遗传信息的翻译过程，B正确；
METTL8基因位于染色体上，属于核基因，C错误；
药物P能增强METTL8基因的表达，使神经干细胞线粒体内的翻译及呼吸过程正常进行，从而抑制神经干细胞加速分化，维持神经干细胞的数目，而不是促进神经干细胞的分裂来增加数目，D错误。
解析
返回
谢谢观看
Thank you

展开更多......

收起↑