Question

【題目】表現(xiàn)遺傳是指DNA序列不改變，而基因的表達(dá)發(fā)生可遺傳的改變。DNA甲基化是表現(xiàn)遺傳中最常見的現(xiàn)象之一。某些基因在啟動子上存在富含雙核苷酸“CG”的區(qū)域，稱為“CG島”。其中的胞嘧啶在發(fā)生甲基化后轉(zhuǎn)變成5-甲基胞嘧啶但仍能與鳥嘌呤互補配對。細(xì)胞中存在兩種DNA甲基化酶（如圖1所示），從頭甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；維持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位點。使其全甲基化。

（1）由上述材料可知，DNA甲基化__________（選填“會”或“不會”）改變基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的堿基序列。

（2）由于圖2中過程①的方式是________，所以其產(chǎn)物都是________甲基化的，因此過程②必須經(jīng)過____的催化才能獲得與親代分子相同的甲基化狀態(tài)。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，啟動子中“CG島”的甲基化會影響相關(guān)蛋白質(zhì)與啟動子的結(jié)合，從而抑制_________。

（4）小鼠的A基因編碼胰島素生長因子-2（IGF-2），a基因無此功能（A、a位于常染色體上）。IGF-2是小鼠正常發(fā)育必須的一種蛋白質(zhì)，缺乏時小鼠個體矮小。在小鼠胚胎中，來自父本的A及其等位基因能夠表達(dá)，來自母本的則不能表達(dá)。檢測發(fā)現(xiàn)，這對基因的啟動子在精子中是非甲基化的，在卵細(xì)胞中則是甲基化的。

若純合矮小雌鼠與純合正常雄鼠雜交，則F1的表現(xiàn)型應(yīng)為__________。F1雌雄個體間隨機交配，則F2的表現(xiàn)型及其比例應(yīng)為________。結(jié)合F1配子中A及其等位基因啟動子的甲基化狀態(tài)，分析F2出現(xiàn)這種比例的原因是_____________。

（5）5-氮雜胞苷（AZA）常用于臨床上治療DNA甲基化引起的疾病。推測AZA可能的作用機制之一是：AZA在_________過程中摻入DNA分子，導(dǎo)致與DNA結(jié)合的甲基化酶活性降低，從而降低DNA的甲基化程度。另一種可能的機制是：AZA與“CG島”中的___________競爭甲基化酶，從而降低DNA的甲基化程度。

Answer 1

【答案】 不會 半保留復(fù)制 半 維持甲基化酶 基因的表達(dá) 全部正常 正常：矮小=1:1 卵細(xì)胞中的A及其等位基因由于啟動子甲基化而不表達(dá)，精子中的A及其等位基因由于啟動子非甲基化而表達(dá)；并且含A的精子：含a的精子=1:1 DNA復(fù)制 胞嘧啶

【解析】試題分析：根據(jù)題意和圖示分析可知，由于表現(xiàn)遺傳是指DNA序列不改變，而基因的表達(dá)發(fā)生可遺傳的改變，說明其基因沒有發(fā)生突變；RNA聚合酶與啟動子結(jié)合，催化基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄形成mRNA。

（1）DNA甲基化是表現(xiàn)遺傳中最常見的現(xiàn)象之一，而表現(xiàn)遺傳是指DNA序列不改變，而基因的表達(dá)發(fā)生可遺傳的改變，所以DNA甲基化不會改變基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的堿基序列。

（2）圖2中過程①的模板鏈都含甲基，而復(fù)制后都只含一個甲基，說明過程①的方式是半保留復(fù)制，所以其產(chǎn)物都是半甲基化的，因此過程②必須經(jīng)過維持甲基化酶的催化才能獲得與親代分子相同的甲基化狀態(tài)。

（3）由于RNA聚合酶與啟動子結(jié)合，催化基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn)，啟動子中“CG島”的甲基化會影響相關(guān)蛋白質(zhì)（RNA聚合酶）與啟動子的結(jié)合，不能合成mRNA，從而抑制基因的表達(dá)。

（4）由于在小鼠胚胎中，來自父本的A及其等位基因能夠表達(dá)，所以純合矮小雌鼠與純合正常雄鼠雜交，則F1的表現(xiàn)型應(yīng)為全部正常。由于卵細(xì)胞中的A及其等位基因由于啟動子甲基化而不表達(dá)，精子中的A及其等位基因由于啟動子非甲基化而表達(dá)；并且含A的精子：含a的精子=1：1，所以F1雌雄個體間隨機交配，則F2的表現(xiàn)型及其比例應(yīng)為正常：矮小=1：1。

（5）5-氮雜胞苷（AZA）常用于臨床上治療DNA甲基化引起的疾病，推測AZA可能的作用機制之一是：AZA在DNA復(fù)制過程中摻入DNA分子，導(dǎo)致與DNA結(jié)合的甲基化酶活性降低，從而降低DNA的甲基化程度；另一種可能的機制是：由于胞嘧啶在發(fā)生甲基化后轉(zhuǎn)變成5-甲基胞嘧啶但仍能與鳥嘌呤互補配對，所以AZA與“CG島”中的胞嘧啶競爭甲基化酶，從而降低DNA的甲基化程度。