素材：表观遗传学与癌变--高一下学期生物人教版必修2.docx

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1、表观遗传学与癌变表观遗传学是2019版教材新增的内容，也是新课程标准的要求。是经典孟德尔遗传定律的补充和拓展，是经典遗传学解释不了的“意外”现象。亲子代之间遗传的不仅仅是DNA序列，还有“表观遗传信息”。表观遗传学与癌症、衰老、干细胞、克隆等有密切关系，使得更多的科学家研究领域。其实，高中生物有许多实例和试题也是表观遗传学。1.遗传学与表观遗传学关系表观遗传学是在研究与经典孟德尔遗传定律不相符的许多遗传现象过程中逐步发展起来的。表观遗传学研究的一个重要问题是同一个细胞核内等位基因的选择性调控。环境、饮食和其他潜在的外部因素可能通过表观遗传影响基因组表达。2.表观遗传生物学现象大量生物和细胞中的

2、表观遗传类表型的差异是有非遗传差异造成的。（1）双胞胎：微小的差异主要是表观遗传造成的。（2）巴氏小体：因表观遗传因素导致哺乳动物雌性细胞中一条X染色体失活，该失活的染色体在细胞中以致密的异染色质形式存在。（3）多线染色体：果蝇唾腺中的巨大染色体，是研究表观遗传标记与基因表达相关性的理想材料。（4）酵母接合型：酵母行为决定活性的接合位点，此时细胞中其他接合基因的拷贝将沉默，这种基因沉默是表观遗传调控的。（5）血涂片：异源细胞虽具有相同表型，但其不同的功能是由表观遗传决定的。（6）植物突变体：拟南芥的花形态呈现表观遗传相关的表型，两植物的基因组相同，表观遗传调控导致突变。（7）克隆猫：基因完全相

3、同，但是毛皮颜色的表型不同。3.表观遗传学的界定表观遗传学的主要研究内容包括：DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控和染色质结构重构。表观遗传的修饰在不改变DNA序列的同时能调控基因的表达和（或）转录从而影响胚胎发育、干细胞的分化、衰老和肿瘤发生等过程。（1）DNA甲基化DNA甲基化是指在甲基转移酶（DNMT1、DNMT3A和DNMT3B）的催化下，将S腺苷甲硫氨酸（SAM）提供的甲基转移到胞嘧啶5位的碳原子，形成5甲基胞嘧啶。DNMT1主要是维持DNA甲基化，通过DNA复制将亲代甲基化DNA遗传到子代DNA。（2）组蛋白修饰组蛋白是由H1、H3、H2A、H2B和H4这5种类型的核心蛋白组

4、成的高度保守的蛋白质，并与DNA共同构成核小体。组蛋白氨基末端会在翻译后被修饰，组蛋白修饰后的类型和DNA甲基化的程度将会决定特定的染色质结构。组蛋白修饰包括磷酸化、甲基化、乙酰化、泛素化、糖基化、ADP核糖基化、去氨基化、类泛素化和脯氨酸异构化等。（3）非编码RNA调控非编码RNA（ ncRNA）是指能被转录但不能翻译为蛋白质的功能性RNA，主要包括IncRNA、miRNA、circRNA、rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA等。例如，miRNA不仅能在转录后水平抑制靶基因表达或诱导其降解和翻译抑制，而且在转录水平上与靶基因启动子形成互补序列从而导致基因沉默，因此miRNA可诱导靶m

5、RNA的双重抑制。（4）染色质结构重构在DNA转录时染色质由紧密的超螺旋结构变构为开放式的疏松结构，这种不改变DNA碱基序列的结构改变称为染色质重塑。染色质重构与基因表达、凋亡、DNA复制和修复、以及肿瘤的发生密切相关。其主要机制包括：ATP依赖的染色质重塑复合物、共价组蛋白修饰、组蛋白变异和DNA甲基化。4.癌细胞产生的机理和治疗在癌症中，表观遗传学修饰的添加或删除，与肿瘤抑制基因的沉默或者癌基因的过表达有关（如图）。目前针对表观遗传学的药物正在逐步被开发并用于肿瘤的治疗。主要包括：DNA甲基转移酶抑制剂、组蛋白去乙酰化酶抑制剂和联合用药。有研究显示，在标准的化疗流程之前先用表观遗传学药物处

6、理癌细胞，可以增强这些细胞对抗癌药物的敏感性。这样的措施将大大有助于解决癌症对药物的抗性。例、miRNA是一种小分子RNA，某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下。下列叙述正确的是()A.miRNA基因转录时，RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合B.W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后，进入细胞质用于翻译C.miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与T、C与G配对D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与W基因的mRNA结合所致解析：转录时RNA聚合酶与该基因的某一启动部位相结合，起始密码在mRNA上，A错误；W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后，进入细胞质用于翻译，B正确；miRNA与W基因mRNA结合发生在RNA之间，也遵循碱基互补配对原则，为A与U、C与G配对，C错误；据图可知miRNA蛋白质复合物中miRNA为单链，该单链与W基因mRNA结合，抑制W蛋白的合成，D错误。故答案为B。学科网（北京）股份有限公司