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第六单元 遗传的分子基础
教考衔接4 表观遗传
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第六单元 遗传的分子基础
(2024·江苏卷)图示果蝇细胞中基因沉默蛋白(PcG)的缺失,引起染色质结构变化,导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是( )
A.PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集,抑制了基因表达
B.细胞增殖失控可由基因突变引起,也可由染色质结构变化引起
C.DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录
D.图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制
【信息—获取与加工】
1.由题图可知,PcG缺失后染色质解聚,导致基因表达。因此,PcG会引起组蛋白甲基化,甲基化的基因不能与RNA聚合酶结合,故无法进行转录产生mRNA,也就无法进行翻译,最终无法合成相应蛋白,从而抑制了基因的表达。
2.DNA和组蛋白的甲基化修饰属于表观遗传,都能影响细胞中基因的转录。原核细胞没有染色质不存在图示中的变化。
(教材)(人教版必修2 P74)
DNA甲基化示意图
相关信息:除了DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
【教材—相关知识】
表观遗传的主要类型
(1)DNA的甲基化与基因表达
(2)组蛋白的甲基化和乙酰化
组蛋白是组成染色质的主要蛋白,组蛋白的乙酰化和甲基化修饰影响染色质的结构和基因表达。组蛋白中赖氨酸乙酰化有利于基因表达,而组蛋白不同部位的精氨酸或赖氨酸甲基化可能促进或抑制基因表达。
1.(2024·武汉二模)组蛋白是染色体的基本结构蛋白。组蛋白乙酰转移酶能将乙酰辅酶A的乙酰基转移到组蛋白赖氨酸残基上,削弱组蛋白与DNA的结合,使DNA解旋,影响基因表达,进而对表型产生影响。这种组蛋白乙酰化可以遗传给后代,使后代出现同样表型。下列叙述错误的是( )
A.组蛋白在细胞周期的分裂间期合成
B.组蛋白在核糖体上合成后穿核孔转移到核内
C.组蛋白乙酰化和DNA甲基化均抑制基因表达
D.组蛋白乙酰化是引起表观遗传的原因之一
解析 组蛋白是染色体的基本结构蛋白,组蛋白质的合成和DNA的复制发生在细胞周期的分裂间期,A正确;蛋白质的合成场所为核糖体,由于组蛋白是染色质的基本结构蛋白(生物大分子),染色质位于细胞核中,故组蛋白在核糖体上合成后穿核孔转移到核内,B正确;结合题干“组蛋白乙酰转移酶能将乙酰辅酶A的乙酰基转移到组蛋白赖氨酸残基上,削弱组蛋白与DNA的结合,使DNA解旋”可知组蛋白乙酰化可促进DNA的解旋从而促进基因表达,C错误;结合题干“使DNA解旋,影响基因表达,进而对表型产生影响。这种组蛋白乙酰化可以遗传给后代,使后代出现同样表型”,可知组蛋白乙酰化是引起表观遗传的原因之一,D正确。
答案 C
2.(2023·六安模拟)某种小鼠体内的A基因能控制蛋白X的合成,a基因则不能。蛋白X是小鼠正常发育所必需,缺乏时表现为侏儒鼠。如图,A基因的表达受A基因上游一段DNA序列(P序列)的调控:P序列甲基化后,A基因不能表达;P序列非甲基化时,A基因正常表达。P序列在精子中是非甲基化的,传给子代后能正常表达,在卵细胞中是甲基化的,传给子代后不能表达。下列说法错误的是( )
A.基因型为AAa的三体小鼠,可能是侏儒鼠,也可能是正常鼠
B.侏儒鼠与侏儒鼠交配,子代可能出现正常鼠
C.P序列的甲基化,影响了DNA聚合酶与DNA的结合,导致基因不能正常表达
D.甲基化除了可以发生在DNA中,还能发生在染色体的组蛋白中
解析 基因型为AAa的三体小鼠,可能是侏儒鼠,也可能是正常鼠,因为其中的A基因可能来自父方,也可能来自母方,A正确;侏儒鼠细胞中可能含有来自母本卵细胞的基因,因此,侏儒鼠与侏儒鼠交配,子代不一定是侏儒鼠,因为侏儒鼠可能产生含有A的精子,则该精子参与受精产生的后代不表现侏儒,B正确;P序列的甲基化,影响了RNA聚合酶与DNA的结合,导致基因不能正常表达,C错误;甲基化除了可以发生在DNA中,还能发生在染色体的组蛋白中,进而使表型和基因的表达发生可遗传的改变,D正确。
答案 C
3.已知组蛋白乙酰化与去乙酰化分别是由HAT(组蛋白乙酰化转移酶)和HDAC(去乙酰化转移酶)催化的,组蛋白的乙酰化促进转录,而去乙酰化则抑制转录。染色质上的组蛋白被乙酰化后成为活性染色质、去乙酰化后成为非活性染色质,如图。下列相关推测不合理的是( )
A.染色质中的组蛋白乙酰化与去乙酰化不属于可逆反应
B.HDAC复合物使组蛋白去乙酰化伴随着对基因转录的抑制
C.激活因子、抑制因子可能改变了组蛋白的空间结构
D.活性染色质更便于DNA聚合酶与DNA的结合
解析 催化乙酰化与去乙酰化的酶不同,反应条件不同,故不是可逆反应,A合理;HDAC催化去乙酰化,而去乙酰化则抑制转录,B合理;激活因子、抑制因子使组蛋白乙酰化与去乙酰化,可能改变了组蛋白的空间结构,C合理;在HAT复合物作用下染色质具有转录活性,更便于RNA聚合酶与DNA的结合,D不合理。
答案 D
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