高中 | 第3节 DNA的复制 题目答案及解析

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必修二 遗传与进化

第三章 基因的本质

第3节 DNA的复制

表现遗传是指$\rm DNA$序列不改变,而基因的表达发生可遗传的改变。$\rm DNA$甲基化是表现遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“$\rm CG$”的区域,称为“$\rm CG$岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成$\rm 5-$甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种$\rm DNA$甲基化酶(如图$\rm 1$所示),从头甲基化酶只作用于非甲基化的$\rm DNA$,使其半甲基化;维持甲基化酶只作用于$\rm DNA$的半甲基化位点,使其全甲基化。

  

由上述材料可知,$\rm DNA$甲基化                 (选填“会”或“不会”)改变基因转录产物的碱基序列。

[["不会"]]

$\rm DNA$甲基化是表现遗传中最常见的现象之一,而表现遗传是指$\rm DNA$序列不改变,而基因的表达发生可遗传的改变,所以$\rm DNA$甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。

由于图$\rm 2$中过程①的方式是                 ,所以其产物都是                 甲基化的,因此过程②必须经过                 的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。

[["半保留复制","半","维持甲基化酶"]]

$\rm 2$中过程①的模板链都含甲基,而复制后都只含一个甲基,说明过程①的方式是半保留复制,所以其产物都是半甲基化的,因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。

研究发现,启动子中“$\rm CG$岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合,从而抑制                 

[["基因的转录"]]

$\rm RNA$聚合酶与启动子结合,催化基因进行转录。研究发现,启动子中“$\rm CG$岛”的甲基化会影响相关蛋白质($\rm RNA$聚合酶)与启动子的结合,不能合成$\rm mRNA$,从而抑制基因的转录。

小鼠的$\rm A$基因编码胰岛素生长因子$\rm -2(\rm IGF-2)$$\rm a$基因无此功能($\rm A$$\rm a$位于常染色体上)。$\rm IGF-2$是小鼠正常发育必须的一种蛋白质,缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中,来自父本的$\rm A$及其等位基因能够表达,来自母本的则不能表达。检测发现,这对基因的启动子在精子中是非甲基化的,在卵细胞中则是甲基化的。

若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交,则$\rm F_{1}$的表现型应为                $\rm F_{1}$雌雄个体间随机交配,则$\rm F_{2}$的表现型及其比例应为                。结合$\rm F_{1}$配子中$\rm A$及其等位基因启动子的甲基化状态,分析$\rm F_{2}$出现这种比例的原因是                

[["

全部正常;正常:矮小$\\rm =1:1$;卵细胞中的$\\rm A$及其等位基因由于启动子甲基化而不表达,精子中的$\\rm A$及其等位基因由于启动子非甲基化而表达;并且含$\\rm A$的精子:含$\\rm a$的精子$\\rm =1:1$

"]]

由于在小鼠胚胎中,来自父本的$\rm A$及其等位基因能够表达,所以纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交,则$\rm F_{1}$的表现型应为全部正常。由于卵细胞中的$\rm A$及其等位基因由于启动子甲基化而不表达,精子中的$\rm A$及其等位基因由于启动子非甲基化而表达;并且含$\rm A$的精子:含$\rm a$的精子$\rm =1:1$,所以$\rm F_{1}$雌雄个体间随机交配,则$\rm F_{2}$的表现型及其比例应为正常:矮小$\rm =1:1$

$\rm 5-$氮杂胞苷($\rm AZA$)常用于临床上治疗$\rm DNA$甲基化引起的疾病。推测$\rm AZA$可能的作用机制之一是:$\rm AZA$                 过程中掺入$\rm DNA$分子,导致与$\rm DNA$结合的甲基化酶活性降低,从而降低$\rm DNA$的甲基化程度。另一种可能的机制是:$\rm AZA$与“$\rm CG$岛”中的                 竞争甲基化酶,从而降低$\rm DNA$的甲基化程度。

[["$\\rm DNA$复制","胞嘧啶"]]

$\rm 5-$氮杂胞苷($\rm AZA$)常用于临床上治疗$\rm DNA$甲基化引起的疾病,推测$\rm AZA$可能的作用机制之一是:$\rm AZA$$\rm DNA$复制过程中掺入$\rm DNA$分子,导致与$\rm DNA$结合的甲基化酶活性降低,从而降低$\rm DNA$的甲基化程度;另一种可能的机制是:由于胞嘧啶在发生甲基化后转变成$\rm 5-$甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对,所以$\rm AZA$与“$\rm CG$岛”中的胞嘧啶竞争甲基化酶,从而降低$\rm DNA$的甲基化程度。

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