2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——DNA甲基化在生長(zhǎng)發(fā)育中的調(diào)控考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種堿基修飾是DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)上的化學(xué)變化？A.組蛋白乙?；疊.DNA亞硫酸氫鹽修飾C.DNA甲基化D.RNA剪接2.在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，DNA甲基化主要發(fā)生在哪些堿基上？A.腺嘌呤（A）和鳥嘌呤（G）B.胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）C.胞嘧啶（C）和鳥嘌呤（G）D.腺嘌呤（A）和胞嘧啶（C）3.下列哪種酶是DNA甲基化的主要酶？A.DNA解旋酶B.DNA聚合酶C.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）D.DNA修復(fù)酶4.DNMT1的主要功能是：A.建立新的DNA甲基化模式B.維持已有的DNA甲基化模式C.去除DNA上的甲基化D.甲基化組蛋白5.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.mRNA加工D.蛋白質(zhì)翻譯6.X染色體失活（XCI）是一個(gè)典型的涉及DNA甲基化的過程，其核心機(jī)制是：A.特定基因的缺失B.X染色體上的所有基因都被轉(zhuǎn)錄C.來(lái)源于母親的X染色體被整體甲基化并轉(zhuǎn)錄沉默D.來(lái)源于父親的X染色體被整體甲基化并轉(zhuǎn)錄沉默7.下列哪個(gè)現(xiàn)象體現(xiàn)了DNA甲基化的可遺傳性？A.精子DNA甲基化模式的重置B.基因表達(dá)隨環(huán)境變化而快速改變C.嵌合體中不同細(xì)胞類型的甲基化模式差異D.基因突變導(dǎo)致的表型改變8.5-亞甲基胞嘧啶是一種在古菌中常見的DNA修飾，它主要參與：A.基因沉默B.基因激活C.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)維持D.DNA復(fù)制9.DNA甲基化通過影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控基因表達(dá)，主要機(jī)制包括：A.改變組蛋白乙?；癄顟B(tài)B.降低染色質(zhì)AccessibilityC.直接抑制RNA聚合酶II識(shí)別D.促進(jìn)染色質(zhì)松散10.下列哪項(xiàng)技術(shù)常用于檢測(cè)DNA整體甲基化水平？A.沉默啟動(dòng)子分析（SPA）B.甲基化特異性PCR（MSP）C.亞硫酸氫鹽測(cè)序（BS-seq）D.ChIP-seq二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.DNA甲基化的主要化學(xué)修飾是在DNA的___________堿基上，將其轉(zhuǎn)化為___________。2.催化DNA甲基化的酶稱為___________，它們需要S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作為甲基供體。3.DNA甲基化通常發(fā)生在CpG二核苷酸序列中，這種序列在基因啟動(dòng)子區(qū)域較為___________。4.表觀遺傳重編程是指在發(fā)育過程中，親代獲得的DNA甲基化等表觀遺傳標(biāo)記被___________或___________的過程。5.在脊椎動(dòng)物中，DNA甲基化主要涉及___________甲基化，而組蛋白修飾則更為多樣化。6.DNA甲基化可以通過招募含有___________結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)復(fù)合物來(lái)抑制基因表達(dá)。7.除了基因沉默，DNA甲基化也參與調(diào)控___________、___________等生物學(xué)過程。三、名詞解釋（每題3分，共15分。請(qǐng)給出簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確的定義）1.5-甲基胞嘧啶（5mC）2.DNMTs（DNA甲基轉(zhuǎn)移酶）3.CpG島4.表觀遺傳沉默5.DNA甲基化印記四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題）1.簡(jiǎn)述DNA甲基化的主要類型及其生物學(xué)功能。2.簡(jiǎn)述DNMT1在維持DNA甲基化模式中的作用機(jī)制。3.簡(jiǎn)述DNA甲基化如何在細(xì)胞分化過程中發(fā)揮作用。4.簡(jiǎn)述亞硫酸氫鹽測(cè)序（BS-seq）技術(shù)的基本原理。五、論述題（每題10分，共30分。請(qǐng)結(jié)合實(shí)例，深入分析和闡述下列問題）1.論述DNA甲基化在個(gè)體發(fā)育過程中（如胚胎發(fā)育或干細(xì)胞分化）的動(dòng)態(tài)變化及其調(diào)控意義。2.結(jié)合實(shí)例，討論DNA甲基化異常（如甲基化水平升高或降低）與某些生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)疾?。ㄈ邕z傳病、腫瘤）的關(guān)系。3.如何利用DNA甲基化研究技術(shù)解決生物技術(shù)領(lǐng)域中的實(shí)際問題（如作物改良、疾病診斷或治療）？請(qǐng)舉例說(shuō)明。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.A8.B9.B10.A二、填空題1.胞嘧啶；5-甲基胞嘧啶2.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMTs）3.富集4.重新設(shè)置；消除5.5-甲基胞嘧啶6.組蛋白去乙酰化7.基因印記；X染色體失活三、名詞解釋1.5-甲基胞嘧啶（5mC）：胞嘧啶堿基上第5位碳原子被甲基取代形成的修飾。2.DNMTs（DNA甲基轉(zhuǎn)移酶）：催化DNA甲基化反應(yīng)，將甲基從S-腺苷甲硫氨酸轉(zhuǎn)移到DNA堿基（主要是胞嘧啶）上的酶。3.CpG島：DNA序列中富含CpG二核苷酸的區(qū)域，常位于基因啟動(dòng)子區(qū)域。4.表觀遺傳沉默：指基因表達(dá)受到表觀遺傳因素（如DNA甲基化、組蛋白修飾）調(diào)控而沉默，但DNA序列本身未發(fā)生改變。5.DNA甲基化印記：指在特定基因座上，父源和母源DNA甲基化模式存在差異，且這種差異可遺傳給后代的現(xiàn)象。四、簡(jiǎn)答題1.答案：主要類型包括5-甲基胞嘧啶（5mC）和N6-甲基腺嘌呤（6mA）。生物學(xué)功能主要是通過招募抑制性蛋白質(zhì)復(fù)合物，降低染色質(zhì)Accessibility，進(jìn)而調(diào)控基因表達(dá)（如基因沉默）；也參與基因印記、X染色體失活、維持基因組穩(wěn)定性等過程。解析思路：首先回答DNA甲基化的主要化學(xué)形式，即5mC和6mA（根據(jù)題目背景，此處側(cè)重5mC）。然后分別闡述這兩種修飾的主要生物學(xué)功能，特別是5mC在基因表達(dá)調(diào)控（核心是抑制）、基因印記（關(guān)鍵機(jī)制）、XCI等方面的作用，以及其維護(hù)基因組穩(wěn)定性的作用。2.答案：DNMT1主要在DNA復(fù)制和修復(fù)過程中發(fā)揮作用。新合成的DNA鏈上的甲基化位點(diǎn)需要被重新設(shè)置。DNMT1識(shí)別并結(jié)合于半甲基化的DNA（parentalstrand5mC,daughterstrandunmethylatedC）上的甲基化區(qū)域，并以未甲基化的新合成的DNA鏈為模板，將其對(duì)應(yīng)的位點(diǎn)甲基化，從而維持親代DNA甲基化模式的完整性。解析思路：聚焦DNMT1的核心功能——維持甲基化。說(shuō)明其作用場(chǎng)景（DNA復(fù)制/修復(fù)）。解釋其識(shí)別機(jī)制（結(jié)合半甲基化DNA）。闡述其甲基化過程（以新鏈為模板修飾舊鏈）。強(qiáng)調(diào)其維持“完整性”或“模式”的作用。3.答案：在細(xì)胞分化過程中，特定基因需要被激活或沉默以形成不同的細(xì)胞類型。DNA甲基化通過調(diào)控關(guān)鍵基因的表達(dá)起重要作用。例如，在神經(jīng)元分化中，某些神經(jīng)元特異性基因的啟動(dòng)子區(qū)域會(huì)發(fā)生甲基化沉默，而另一些基因則通過去甲基化或維持低甲基化狀態(tài)被激活。DNA甲基化印記也決定了父源或母源基因的選擇性表達(dá)。解析思路：提出細(xì)胞分化的核心是基因表達(dá)模式的變化。點(diǎn)明DNA甲基化是關(guān)鍵調(diào)控因子。結(jié)合實(shí)例說(shuō)明：哪些基因被甲基化沉默（如神經(jīng)元特異性基因），哪些被激活（維持低甲基化），以及DNA甲基化印記在決定基因選擇性表達(dá)中的作用。4.答案：亞硫酸氫鹽測(cè)序（BS-seq）是一種用于檢測(cè)DNA整體甲基化狀態(tài)的高通量測(cè)序技術(shù)。其基本原理是：利用亞硫酸氫鹽（BS）將未甲基化的胞嘧啶（C）轉(zhuǎn)化為尿嘧啶（U），而甲基化的胞嘧啶（5mC）對(duì)BS處理不敏感，仍保持為C。隨后，通過PCR擴(kuò)增處理后的DNA片段，測(cè)序時(shí)，原本的C會(huì)因轉(zhuǎn)化為U而表現(xiàn)為測(cè)序峰高降低或出現(xiàn)T峰，而5mC則保持不變。通過生物信息學(xué)分析，可以鑒定出所有甲基化的胞嘧啶位點(diǎn)及其分布。解析思路：首先定義BS-seq及其目的。核心是解釋其化學(xué)轉(zhuǎn)化原理：BS如何特異性地對(duì)待5mC和C。然后描述后續(xù)的PCR和測(cè)序過程如何反映這種差異。最后說(shuō)明通過分析如何得到甲基化位點(diǎn)的信息。五、論述題1.答案：在個(gè)體發(fā)育過程中，DNA甲基化模式經(jīng)歷復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化。例如，在胚胎發(fā)育早期，DNA甲基化水平較低，隨后在囊胚階段迅速建立，并在后續(xù)的器官形成和細(xì)胞分化過程中不斷精確化。這種動(dòng)態(tài)調(diào)控對(duì)于基因表達(dá)程序的執(zhí)行至關(guān)重要。例如，DNA甲基化參與激活早期發(fā)育相關(guān)基因，同時(shí)沉默非必需基因和異染色質(zhì)基因。在干細(xì)胞分化過程中，特定的甲基化模式被建立和維持，以定義細(xì)胞譜系身份。表觀遺傳重編程過程（如受精卵到胚胎干細(xì)胞）也涉及DNA甲基化的去除和重新設(shè)置。這些動(dòng)態(tài)變化受到表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（包括DNMTs、去甲基化酶、染色質(zhì)重塑因子等）的精確控制，確保發(fā)育過程的有序進(jìn)行。解析思路：概述發(fā)育過程中甲基化模式的動(dòng)態(tài)性（早期低，后建立，持續(xù)精確化）。舉例說(shuō)明甲基化在激活/沉默基因、定義細(xì)胞譜系中的作用。提及重編程過程中的甲基化變化。強(qiáng)調(diào)這種動(dòng)態(tài)性是精確調(diào)控基因表達(dá)、保證發(fā)育有序進(jìn)行的關(guān)鍵，并提及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。2.答案：DNA甲基化異常與多種生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)疾病密切相關(guān)。例如，在腫瘤發(fā)生中，常觀察到CpG島普遍去甲基化（甲基化水平降低），導(dǎo)致抑癌基因沉默和原癌基因異常激活；同時(shí)，啟動(dòng)子區(qū)域異常高甲基化也會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵基因沉默。這些甲基化模式的改變擾亂了正常的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。在遺傳病中，DNA甲基化印記的建立或維持異?？赡軐?dǎo)致父源或母源基因表達(dá)錯(cuò)誤，引發(fā)表型異常，如Prader-Willi綜合征和Angelman綜合征。此外，發(fā)育過程中的DNA甲基化異常也可能影響器官發(fā)育，導(dǎo)致畸形等。這些實(shí)例表明，精確的DNA甲基化調(diào)控對(duì)于正常的生長(zhǎng)發(fā)育和健康至關(guān)重要。解析思路：引出甲基化異常與疾病的關(guān)系。重點(diǎn)結(jié)合實(shí)例說(shuō)明：腫瘤中甲基化模式的異常（普遍去甲基化和局部高甲基化）及其后果（抑癌基因沉默、原癌基因激活）。提及遺傳病中甲基化印記異常的后果（如Prader-Willi/Angelman綜合征）?？偨Y(jié)甲基化異常對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和健康的破壞作用。3.答案：DNA甲基化研究技術(shù)可用于解決生物技術(shù)領(lǐng)域的多個(gè)實(shí)際問題。例如，在作物改良中，通過檢測(cè)重要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因的甲基化狀態(tài)，可以篩選和培育高產(chǎn)、抗病、抗逆等優(yōu)良品種。利用DNA甲基化編輯技術(shù)（如DNMT抑制劑或CRISPR-DNMT系統(tǒng)），可以人工修飾作物的DNA甲基化模式，以改善其性狀或賦予其新的功能。在疾病診斷中，特定疾病（如腫瘤）的DNA甲基化模式具有特征性變化（如癌相關(guān)甲基化位點(diǎn)CpG島去甲基化），可用于開發(fā)甲基化特異性診斷試劑盒，實(shí)現(xiàn)早期