2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——細(xì)胞分裂中的染色體化學(xué)改變考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.細(xì)胞核小體的主要結(jié)構(gòu)組成是：A.DNA和RNA聚合酶B.DNA和RNAC.DNA和組蛋白八聚體D.RNA聚合酶和組蛋白2.下列哪一種組蛋白修飾通常與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的放松和基因表達(dá)激活相關(guān)？A.賴氨酸9（K9）三甲基化B.賴氨酸14（K14）乙?；疌.賴氨酸4（K4）三甲基化D.絲氨酸10（S10）磷酸化3.在DNA復(fù)制過程中，用于解開DNA雙螺旋，降低復(fù)制叉torsionalstress的酶是：A.DNA聚合酶B.DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶IC.DNA連接酶D.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶4.5-甲基胞嘧啶（5mC）主要存在于真核生物的哪個(gè)堿基上？A.腺嘌呤（A）B.胸腺嘧啶（T）C.胞嘧啶（C）D.鳥嘌呤（G）5.能夠特異性識(shí)別并結(jié)合組蛋白乙?；稽c(diǎn)的蛋白質(zhì)是：A.組蛋白去乙?；福℉DAC）B.組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（HMT）C.bromodomain蛋白D.組蛋白脫甲基化酶（HDM）6.細(xì)胞分裂中期，染色體高度濃縮的主要化學(xué)驅(qū)動(dòng)力是：A.DNA復(fù)制完成B.組蛋白H1的緊密結(jié)合C.DNA甲基化水平升高D.染色單體之間發(fā)生隨機(jī)交換7.以下哪種酶通過移除組蛋白上的乙?；鶃泶龠M(jìn)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)收緊？A.組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）B.組蛋白去乙?；福℉DAC）C.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）D.TET酶8.在細(xì)胞分裂的S期，DNA的化學(xué)組成發(fā)生了什么主要變化？A.組蛋白修飾模式完全丟失B.DNA甲基化水平顯著降低C.DNA鏈被大量乙酰化D.出現(xiàn)大量雙鏈斷裂9.細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDKs）主要通過以下哪種化學(xué)方式調(diào)控其活性？A.磷酸化B.乙?；疌.甲基化D.泛素化10.與X染色體失活相關(guān)的表觀遺傳標(biāo)記是：A.組蛋白H3K4me3B.DNA5hmCC.組蛋白H3K27me3D.6mA二、填空題（每空1分，共15分）1.染色質(zhì)纖維通過組蛋白八聚體上的__________位點(diǎn)和連接蛋白__________相互作用，形成更高級(jí)的結(jié)構(gòu)。2.組蛋白H3的第__________位賴氨酸的乙?；c染色質(zhì)放松及基因激活密切相關(guān)。3.DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I能夠__________DNA鏈，而拓?fù)洚悩?gòu)酶III則能__________DNA鏈。4.通過將甲基基團(tuán)添加到DNA堿基（通常是胞嘧啶）上的是__________酶。5.細(xì)胞分裂后期，姐妹染色單體通過__________纖維連接在一起，該纖維的化學(xué)本質(zhì)是組蛋白H1介導(dǎo)的。6.細(xì)胞周期中，染色質(zhì)從松散的間期狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨葷饪s的分裂期狀態(tài)的化學(xué)過程，主要涉及__________酶和__________酶的活性變化。7.讀取組蛋白修飾信息的蛋白質(zhì)通常包含__________結(jié)構(gòu)域。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述DNA甲基化在細(xì)胞分裂過程中可能發(fā)揮的兩種不同生物學(xué)功能。2.解釋什么是“表觀遺傳調(diào)控”，并舉例說明其在維持細(xì)胞分化狀態(tài)中的作用。3.描述拓?fù)洚悩?gòu)酶在維持細(xì)胞分裂期染色體穩(wěn)定方面的重要性。4.比較細(xì)胞分裂間期和分裂期染色質(zhì)在化學(xué)組成（如組蛋白修飾譜）上的主要差異。四、論述題（每題10分，共20分）1.詳細(xì)闡述組蛋白乙酰化如何通過影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和相關(guān)蛋白（如轉(zhuǎn)錄因子）的相互作用，來調(diào)控基因表達(dá)。請(qǐng)涉及關(guān)鍵的酶類和修飾位點(diǎn)。2.結(jié)合具體的化學(xué)改變（如特定修飾的類型、位置變化），論述細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDKs）如何通過磷酸化事件來調(diào)控細(xì)胞分裂中染色質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化（如凝集和去凝集）。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.C6.B7.B8.A9.A10.C二、填空題1.N端，CENP-C2.4(K4)3.解旋，加繞（或超螺旋解開，引入負(fù)超螺旋）4.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）5.聚合（或染色單體-染色單體）6.磷酸化，去磷酸化7.bromodomain（或bromo）三、簡(jiǎn)答題1.答案：DNA甲基化在細(xì)胞分裂過程中可能發(fā)揮的功能包括：*維持染色體重排和基因沉默：特定區(qū)域的DNA甲基化（如X染色體失活中心、基因啟動(dòng)子CpG島）有助于穩(wěn)定染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，維持基因沉默狀態(tài)，確保子細(xì)胞維持與母細(xì)胞一致的分化特征。*調(diào)控基因表達(dá)：DNA甲基化通常與染色質(zhì)收緊相關(guān)，可能通過阻礙轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合或招募沉默復(fù)合物來抑制基因表達(dá)。在生殖細(xì)胞發(fā)育和早期胚胎發(fā)育中，DNA甲基化模式的重新設(shè)置對(duì)于細(xì)胞命運(yùn)決定至關(guān)重要。解析思路：?jiǎn)栴}要求區(qū)分DNA甲基化的兩種功能。第一問需從維持細(xì)胞遺傳穩(wěn)定性的角度（如X染色體失活）作答。第二問需從基因表達(dá)調(diào)控角度作答，強(qiáng)調(diào)其與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)收緊及轉(zhuǎn)錄抑制的關(guān)系，并提及發(fā)育過程中的動(dòng)態(tài)變化。2.答案：表觀遺傳調(diào)控是指不涉及DNA序列變化，卻能遺傳給后代的基因功能狀態(tài)改變。它主要通過化學(xué)修飾（如組蛋白修飾和DNA修飾）來調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)。在維持細(xì)胞分化狀態(tài)中，表觀遺傳調(diào)控確保細(xì)胞即使在基因組相同的情況下，也能維持特定的基因表達(dá)譜。例如，神經(jīng)細(xì)胞通過特定的組蛋白修飾和DNA甲基化模式，穩(wěn)定地表達(dá)神經(jīng)元特異性基因，同時(shí)沉默其他基因，從而維持其獨(dú)特的功能和身份。解析思路：首先要定義表觀遺傳調(diào)控。然后說明其核心機(jī)制（化學(xué)修飾）。最后重點(diǎn)闡述其在細(xì)胞分化中的作用，即通過建立和維持穩(wěn)定的基因表達(dá)模式來鞏固細(xì)胞身份，確保分化狀態(tài)的穩(wěn)定性。3.答案：拓?fù)洚悩?gòu)酶在維持細(xì)胞分裂期染色體穩(wěn)定方面的重要性體現(xiàn)在：*緩解DNA超螺旋應(yīng)力：DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄會(huì)引入或消除超螺旋應(yīng)力，拓?fù)洚悩?gòu)酶（特別是I類和III類）通過添加或移除超螺旋來解除這種應(yīng)力，防止DNA鏈斷裂。*促進(jìn)DNA解旋和重聯(lián)：在有絲分裂過程中，姐妹染色單體分離需要解開纏繞的DNA。拓?fù)洚悩?gòu)酶I能解開前方DNA，而III能解開后方DNA，為解旋酶和頂體蛋白創(chuàng)造條件。在DNA修復(fù)過程中，它們也參與斷裂染色單體的重新連接。*確保復(fù)制叉順利前進(jìn)：通過管理DNA拓?fù)錉顟B(tài)，防止復(fù)制叉卡住或崩潰，保證DNA復(fù)制的精確性和完整性。解析思路：要點(diǎn)在于DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、染色單體分離和DNA修復(fù)等過程中可能產(chǎn)生的拓?fù)鋯栴}?；卮鹦枵f明拓?fù)洚悩?gòu)酶如何通過其解旋/加繞功能來解決這些問題，從而保障染色體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和遺傳信息準(zhǔn)確傳遞。4.答案：細(xì)胞分裂間期和分裂期染色質(zhì)在化學(xué)組成上的主要差異：*間期：染色質(zhì)相對(duì)松散（呈染色質(zhì)纖維或染色單體狀態(tài)），富含與基因激活相關(guān)的組蛋白修飾（如H3K4me3、H3K9/K14ac），DNA甲基化水平相對(duì)較低（但在基因沉默區(qū)仍高），整體呈轉(zhuǎn)錄活躍或潛能狀態(tài)。*分裂期：染色質(zhì)高度濃縮形成可見的染色體，伴隨著與染色質(zhì)凝集相關(guān)的組蛋白修飾模式變化（如H3K9me3、H3K27me3增加，H3K14ac減少），組蛋白H1大量結(jié)合促進(jìn)纏繞，DNA甲基化模式可能發(fā)生重排或調(diào)整以配合染色體的分離和重組。整體呈轉(zhuǎn)錄抑制狀態(tài)。解析思路：需要對(duì)比兩個(gè)時(shí)期染色質(zhì)的物理狀態(tài)（松散vs濃縮）及其對(duì)應(yīng)的化學(xué)特征。重點(diǎn)在于列出分裂期特有的化學(xué)變化，如特定的組蛋白修飾模式（H3K9me3,H3K27me3增加）、H1的作用增強(qiáng)，以及與轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)的化學(xué)狀態(tài)。四、論述題1.答案：組蛋白乙?；ㄟ^以下機(jī)制調(diào)控基因表達(dá)：*化學(xué)性質(zhì)改變：乙酰化在組蛋白賴氨酸殘基上添加負(fù)電荷，中和了組蛋白與帶負(fù)電荷的DNA之間的靜電吸引力，削弱了組蛋白-DNA相互作用。*染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑：這種電荷改變使得染色質(zhì)纖維更易于解開，結(jié)構(gòu)從緊密的染色質(zhì)變?yōu)橄鄬?duì)松散的染色質(zhì)纖維，增加了染色質(zhì)的可及性。*蛋白質(zhì)識(shí)別：乙?；馁嚢彼釟埢梢员惶囟ǖ摹白x取”蛋白（如含有bromodomain結(jié)構(gòu)域的蛋白）識(shí)別。這些蛋白通常作為轉(zhuǎn)錄輔因子，它們結(jié)合后能夠招募轉(zhuǎn)錄機(jī)器（包括RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子）到染色質(zhì)上，從而激活基因表達(dá)。*酶的招募與調(diào)控：HATs的活性將乙酰基添加到組蛋白上，啟動(dòng)基因激活程序。HDACs則通過移除乙酰基來促進(jìn)染色質(zhì)收緊和基因沉默。因此，HATs和HDACs的平衡以及乙酰化修飾的位點(diǎn)、模式，共同精細(xì)調(diào)控著基因表達(dá)。解析思路：需要層層遞進(jìn)地解釋：乙?；幕瘜W(xué)效應(yīng)->對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響->如何被“讀取”蛋白識(shí)別->識(shí)別后如何影響轉(zhuǎn)錄機(jī)器的招募和基因表達(dá)激活。同時(shí)要提及HATs和HDACs在其中的調(diào)控作用，強(qiáng)調(diào)這是一個(gè)涉及化學(xué)修飾、結(jié)構(gòu)變化和蛋白質(zhì)相互作用的高度動(dòng)態(tài)的過程。2.答案：CDKs通過磷酸化事件調(diào)控細(xì)胞分裂中染色質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化：*染色質(zhì)凝集（Prophase/Metaphase）：在細(xì)胞分裂早期，CDKs（特別是CDK1，在M期活性很高）能夠磷酸化組蛋白（如H3、H2A）和非組蛋白（如condensins的亞基）。這些磷酸化事件削弱了染色質(zhì)結(jié)合蛋白（如cohesins）之間的相互作用，并增強(qiáng)了組蛋白之間的相互作用以及組蛋白與DNA的結(jié)合，導(dǎo)致染色質(zhì)纏繞得更緊密，形成可見的染色體。磷酸化也激活了condensins等結(jié)構(gòu)蛋白，它們通過ATP水解驅(qū)動(dòng)染色質(zhì)凝集。*染色質(zhì)去凝集（Telophase）：在細(xì)胞分裂后期和末期，隨著CDK活性的下降和磷酸化水平的降低，之前被磷酸化的位點(diǎn)可能被去磷酸化（由CDK抑制物或去磷酸化酶調(diào)控）。去磷酸化有助于恢復(fù)染色質(zhì)結(jié)合蛋白的解離，減弱染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，使染色質(zhì)逐漸解聚，回到間期的染色質(zhì)狀態(tài)。*紡錘體組裝檢查點(diǎn)：CDKs也參與調(diào)控與染色