2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——DNA甲基化在基因表達(dá)中的作用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.DNA分子中常見(jiàn)的甲基化修飾堿基是？A.腺嘌呤B.胸腺嘧啶C.胞嘧啶D.鳥(niǎo)嘌呤2.下列哪種酶主要負(fù)責(zé)維持DNA甲基化模式？A.DNMT3AB.DNMT3BC.DNMT1D.TET13.在真核生物中，啟動(dòng)子區(qū)域的DNA甲基化通常與哪種基因表達(dá)狀態(tài)相關(guān)？A.基因激活B.基因沉默C.轉(zhuǎn)錄起始D.RNA加工4.X染色體失活（XCI）的分子機(jī)制中，X染色體失活的中心區(qū)域（Xic）的DNA甲基化起著關(guān)鍵作用，其主要功能是？A.激活X染色體上的基因B.抑制X染色體上的基因C.促進(jìn)Xic區(qū)域自身轉(zhuǎn)錄D.防止Xic區(qū)域被染色質(zhì)重塑5.以下哪種現(xiàn)象是基因印記的典型特征？A.基因劑量補(bǔ)償B.DNA序列變異C.單親遺傳的表型D.轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控6.甲基化水平發(fā)生改變，但不涉及DNA序列變化的遺傳現(xiàn)象稱為？A.基因突變B.基因重組C.表觀遺傳變異D.染色體畸變7.DNMT3A和DNMT3B屬于哪種類型的甲基化酶？A.維持型甲基化酶B.初始/建立型甲基化酶C.去甲基化酶D.甲基化閱讀蛋白8.下列哪種技術(shù)常用于檢測(cè)DNA的5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）？A.甲基化特異性PCR(MSP)B.亞硫酸氫鹽測(cè)序(BS-seq)C.基因芯片分析D.TET酶基序分析(TET-seq)9.DNA甲基化可以直接影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，例如？A.促進(jìn)染色質(zhì)放松和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合B.阻止染色質(zhì)放松和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合C.增加染色質(zhì)流動(dòng)性D.改變組蛋白乙?；癄顟B(tài)10.在癌癥發(fā)生中，異常的DNA甲基化模式通常表現(xiàn)為？A.整體基因組高甲基化B.特定基因啟動(dòng)子區(qū)域去甲基化C.基因組整體去甲基化D.僅有5hmC的積累二、填空題（每空1分，共15分）1.DNA甲基化的主要化學(xué)修飾是在胞嘧啶的_____位上添加一個(gè)甲基基團(tuán)（-CH3）。2.能夠?qū)⒓谆鶊F(tuán)從已甲基化的DNA轉(zhuǎn)移到底新合成的DNA鏈上的酶稱為_(kāi)____。3.啟動(dòng)子區(qū)域的CpG島高甲基化通常導(dǎo)致與其相鄰基因的_____。4.在哺乳動(dòng)物中，通過(guò)X染色體失活實(shí)現(xiàn)基因劑量補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象稱為_(kāi)____。5.TET家族酶能夠?qū)?-甲基胞嘧啶（5mC）氧化為5-羥甲基胞嘧啶（5hmC），這一過(guò)程被稱為_(kāi)____。6.DNA甲基化與組蛋白修飾之間存在密切的相互作用，例如，甲基化的DNA可以招募特定的_____蛋白，進(jìn)而影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。7.表觀遺傳學(xué)是指不涉及_____變化的、可遺傳的基因功能狀態(tài)改變。8.基因印記是指某些基因的表達(dá)嚴(yán)格依賴于其_____來(lái)源的現(xiàn)象。9.DNA去甲基化主要涉及___酶和___酶的作用。10.DNA甲基化在維持___穩(wěn)定性、調(diào)控___表達(dá)等方面發(fā)揮著重要作用。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.CpG島2.建立型甲基化3.表觀遺傳調(diào)控4.基因印記四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）1.簡(jiǎn)述DNA甲基化對(duì)基因表達(dá)可能產(chǎn)生的兩種主要影響機(jī)制。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明DNA去甲基化過(guò)程的兩個(gè)主要步驟及其關(guān)鍵酶。五、論述題（8分）論述DNA甲基化在基因印記過(guò)程中的作用機(jī)制及其對(duì)特定基因表達(dá)的影響。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.C6.C7.B8.D9.B10.A二、填空題1.52.甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）3.沉默/失活4.基因劑量補(bǔ)償5.DNA去甲基化/氧化6.組蛋白7.DNA序列8.親本9.甲基化（DNMT）、去甲基化（TET）10.基因組/染色質(zhì)；基因三、名詞解釋1.CpG島：指基因組中富含鳥(niǎo)嘌呤（G）和胞嘧啶（C）序列的區(qū)域，其中C和G之間以磷酸二酯鍵連接（CpG），且通常連續(xù)出現(xiàn)。2.建立型甲基化：指在從頭合成DNA的過(guò)程中，由DNMT3A和DNMT3B等酶介導(dǎo)的甲基化，用于建立新的甲基化模式。3.表觀遺傳調(diào)控：指在不改變DNA序列堿基序列的情況下，通過(guò)DNA修飾（如甲基化）、組蛋白修飾等機(jī)制，對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控的現(xiàn)象。4.基因印記：指某些基因的表達(dá)嚴(yán)格依賴于其親本來(lái)源（父源或母源）的現(xiàn)象，通常表現(xiàn)為父源或母源等位基因中只有一個(gè)活躍表達(dá)。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述DNA甲基化對(duì)基因表達(dá)可能產(chǎn)生的兩種主要影響機(jī)制。解析思路：DNA甲基化主要通過(guò)兩種機(jī)制影響基因表達(dá)：一是直接阻止轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合，二是招募染色質(zhì)重塑復(fù)合物導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而阻礙轉(zhuǎn)錄。答案要點(diǎn)：*啟動(dòng)子區(qū)域甲基化：阻止轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，阻礙RNA聚合酶啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致基因沉默。*染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響：甲基化的DNA序列招募染色質(zhì)抑制性蛋白（如MeCP2），或?qū)е氯旧|(zhì)構(gòu)象變緊（壓縮），使染色質(zhì)處于非活躍狀態(tài)，從而抑制基因轉(zhuǎn)錄。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明DNA去甲基化過(guò)程的兩個(gè)主要步驟及其關(guān)鍵酶。解析思路：DNA去甲基化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，通常涉及將甲基化的5mC氧化為非甲基化的5C（或5hmC），然后再通過(guò)堿基切除修復(fù)（BER）途徑切除5C，最后由DNA聚合酶填補(bǔ)缺口。關(guān)鍵酶包括負(fù)責(zé)氧化反應(yīng)的TET酶和參與BER途徑的修復(fù)酶（如MDA5,TDG）。題目要求兩個(gè)主要步驟，可側(cè)重于氧化和修復(fù)兩個(gè)核心環(huán)節(jié)。答案要點(diǎn)：*第一步：氧化酶（如TET1,TET2,TET3）將5-甲基胞嘧啶（5mC）氧化為5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）或5-醛基胞嘧啶等中間體。這是去甲基化的限速步驟。*第二步：通過(guò)堿基切除修復(fù)（BER）途徑，含有5hmC或5C的DNA片段被識(shí)別，5hmC/5C被切除，產(chǎn)生一個(gè)apyrimidinyl（AP）位點(diǎn)，隨后由DNA糖基化酶（如MDA5,TDG）切除AP位點(diǎn)，并最終由DNA聚合酶和連接酶修復(fù)DNA鏈。五、論述題論述DNA甲基化在基因印記過(guò)程中的作用機(jī)制及其對(duì)特定基因表達(dá)的影響。解析思路：基因印記的核心在于特定基因的表達(dá)僅依賴于其親本來(lái)源。DNA甲基化是實(shí)現(xiàn)基因印記的關(guān)鍵表觀遺傳標(biāo)記。通常，父源等位基因的印記表現(xiàn)為甲基化沉默，而母源等位基因則保持unmethylated或處于活躍狀態(tài)。甲基化通過(guò)阻止轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合或改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)維持這種親本特異性沉默。論述需涵蓋甲基化的建立、維持、親本特異性以及其對(duì)目標(biāo)基因表達(dá)（沉默或激活）的影響。答案要點(diǎn)：*作用機(jī)制：*甲基化模式的建立：在胚胎發(fā)育早期，由DNMT3A和DNMT3B等建立型甲基化酶在特定基因的啟動(dòng)子區(qū)或增強(qiáng)子區(qū)建立親本特異性的甲基化模式。*甲基化模式的維持：DNMT1在DNA復(fù)制過(guò)程中負(fù)責(zé)將甲基化模式傳給新的DNA鏈，確保親本特異性甲基化標(biāo)記的穩(wěn)定遺傳。*甲基化與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)：基因印記位點(diǎn)的甲基化可以招募MeCP2等抑制性蛋白，導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)壓縮（如形成H3K27me3標(biāo)記），使染色質(zhì)處于非活躍狀態(tài)，從而抑制基因轉(zhuǎn)錄。*親本特異性：DNA甲基化在父源和母源等位基因上的模式是不同的，例如，IGF2基因父源等位基因甲基化沉默，而H19基因父源等位基因保持unmethylated活躍。*對(duì)特定基因表達(dá)的影響：*甲基化沉默：對(duì)于像IGF2這樣父源沉默、母源表達(dá)的基因，其父源等位基因的甲基化導(dǎo)致啟動(dòng)子區(qū)域封閉，阻止轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合和轉(zhuǎn)錄起始，從而實(shí)現(xiàn)沉默。