请阅读下面的科普短文,并回答问题:
表观遗传现象在生物体的生长发育过程中普遍存在。表观遗传机制在特定的时间通过调控特定基因的表达而影响细胞分裂、分化以及代谢等生命活动。研究发现,组成染色体的DNA发生甲基化和去甲基化修饰,可使相关基因处于“关闭”或“打开”的状态,从而影响其对性状的控制。
小鼠的毛色与毛囊中黑色素细胞合成的色素种类有关。研究发现,胞外信号分子 M 蛋白与黑色素细胞膜表面受体 MR 结合,启动细胞内 B 基因等表达出相关酶,催化真黑色素(色素颗粒主要为黑色)的合成。细胞内另有A 基因编码的A 蛋白,可阻断M 蛋白与MR结合,抑制真黑色素合成,细胞则通过另一条代谢途径合成褐色素(色素颗粒主要为黄色)。正常情况下,A 基因在毛发生长周期第 4-6 天集中表达,所以野生型小鼠呈现真黑色素与褐色素相间的斑驳色(如图所示)。
小鼠的毛色也是一种与表观遗传机制有关的性状。有一种黄色突变体小鼠(AvyA),检测其基因序列发现,Avy 基因是在A基因前端插入了一段“IAP”序列,该序列能调控 A 基因在毛发生长过程中持续表达。另一项研究发现,孕鼠食物成分不同会影响胎儿期 Avya 小鼠的毛色发育,其毛色可从单一的黄色到不均一的黄色、斑驳色,甚至黑色。若给孕期母鼠提供的食物含甲基越丰富,刚出生的子代小鼠毛色越深。这又是为什么呢?原来,插入的IAP序列容易发生不同程度的甲基化修饰,从而失去部分或全部的调控作用。因此,Avya 小鼠可以作为环境生物反应指示器,用来研究能增加甲基化风险的环境因子如乙醇、低剂量辐射和双酚A等对胎儿发育的影响。
(1)请用一个短句概括基因与DNA的关系:______________________。
(2)DNA 发生甲基化和去甲基化修饰,会影响___________酶与基因的结合,使转录过程不能正常进行,从而影响________表达。
(3)Avy对A表现为_________(填“显性”或“隐性”),能合理解释AvyA小鼠表现为黄色的是__________(选填下列序号)。正常情况下aaBB小鼠毛色为____________色。
①M蛋白MR受体B基因相关酶真黑色素合成
②M蛋白MR受体B基因相关酶真黑色素合成
↑抑制
A 基因A蛋白
③M蛋白MR受体B基因相关酶真黑色素合成
↑抑制
A 基因A蛋白
↑调控
IAP序列
(4)用Avya小鼠评估环境因子对胎儿发育的影响时,可以用_____作为指标。
高一生物综合题中等难度题
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基因与环境的“共舞”
生物体的细胞中有一本生命之书——基因组。人的生命源于一个受精卵,初始的全能或多能细胞中的DNA,在转录因子的协同作用下被激活或抑制,让细胞走向不同的“命运”,最终在细胞中表达“一套特定组合”的基因。
生命处于不断变化的环境中,亿万年的进化让生命之书中蕴藏了应对环境变化的强大潜力。细胞中基因的表达始于染色质的解螺旋,各种转录因子结合到DNA上,启动表达。研究发现,这些过程中都存在着调控,这种调控不改变DNA序列,但会对基因进行修饰,从而引起基因表达的变化及表型改变,并且有的改变是可遗传的,即表观遗传。例如DNA上结合一个甲基基团(甲基化),能引起染色质结构、DNA构象的改变,从而改变基因表达。表观遗传提供了基因何时、何处、合成何种RNA及蛋白的指令,从而更精确地控制着基因表达。
表观遗传是个体适应外界环境的机制,在环境变化时,生物可以通过重编程消除原有的表观遗传标记,产生适应新环境的表观遗传标记,这样既适应了环境变化,也避免了DNA反复突变造成的染色体不稳定与遗传信息紊乱。
表观遗传与人的发育和疾病密不可分。胚胎发育早期,建立与子宫内环境相适应的表观遗传修饰是胚胎发育过程的核心任务。母体的饮食、供氧、感染、吸烟等与后代的高血压、II型糖尿病等疾病密切相关。表观遗传改变增加了患有特定疾病的风险,但人体可在相当程度上忍受这些改变而不发病,经历十几年或者几十年的持续压力,表观修饰的弹性被耗尽,细胞或者组织再也无法正常行使功能,从而产生疾病。
生命本质上是物质、能量和信息的统一体,基因与环境的“共舞”,才会奏响生命与环境相适应、协同进化的美妙“乐章”。
(1)基因选择性表达和表观遗传共同作用,使全能或多能细胞走向不同“命运”的过程称为__________。
(2)DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失,引起的基因碱基序列的改变叫基因突变。表观遗传是否属于基因突变? __________,依据是_____________________。
(3)表观遗传在生物适应外界环境变化中的作用是____________________。
(4)人们用“病来如山倒”形容疾病的发生比较突然。请结合文中内容,用30字内的一句话,作为反驳这种观点的内容:____________________。
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2013年,我国科学家发现斑马鱼子代胚胎可继承精子DNA甲基化模式,在世界上首次以实验证明精子的表观遗传信息可以完整遗传。表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。下列关于表观遗传的说法正确的是( )
A.表观遗传现象是指基因表达发生改变但基因的碱基序列不变
B.可遗传性是表观遗传的特点之一
C.同卵双胞胎之间的微小差异是表观遗传修饰调控的结果
D.表观遗传的调控机制只有DNA甲基化
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表观遗传现象在生物体的生长发育过程中普遍存在。表观遗传机制在特定的时间通过调控特定基因的表达而影响细胞分裂、分化以及代谢等生命活动。研究发现,组成染色体的DNA发生甲基化和去甲基化修饰,可使相关基因处于“关闭”或“打开”的状态,从而影响其对性状的控制。
小鼠的毛色与毛囊中黑色素细胞合成的色素种类有关。研究发现,胞外信号分子 M 蛋白与黑色素细胞膜表面受体 MR 结合,启动细胞内 B 基因等表达出相关酶,催化真黑色素(色素颗粒主要为黑色)的合成。细胞内另有A 基因编码的A 蛋白,可阻断M 蛋白与MR结合,抑制真黑色素合成,细胞则通过另一条代谢途径合成褐色素(色素颗粒主要为黄色)。正常情况下,A 基因在毛发生长周期第 4-6 天集中表达,所以野生型小鼠呈现真黑色素与褐色素相间的斑驳色(如图所示)。
小鼠的毛色也是一种与表观遗传机制有关的性状。有一种黄色突变体小鼠(AvyA),检测其基因序列发现,Avy 基因是在A基因前端插入了一段“IAP”序列,该序列能调控 A 基因在毛发生长过程中持续表达。另一项研究发现,孕鼠食物成分不同会影响胎儿期 Avya 小鼠的毛色发育,其毛色可从单一的黄色到不均一的黄色、斑驳色,甚至黑色。若给孕期母鼠提供的食物含甲基越丰富,刚出生的子代小鼠毛色越深。这又是为什么呢?原来,插入的IAP序列容易发生不同程度的甲基化修饰,从而失去部分或全部的调控作用。因此,Avya 小鼠可以作为环境生物反应指示器,用来研究能增加甲基化风险的环境因子如乙醇、低剂量辐射和双酚A等对胎儿发育的影响。
(1)请用一个短句概括基因与DNA的关系:______________________。
(2)DNA 发生甲基化和去甲基化修饰,会影响___________酶与基因的结合,使转录过程不能正常进行,从而影响________表达。
(3)Avy对A表现为_________(填“显性”或“隐性”),能合理解释AvyA小鼠表现为黄色的是__________(选填下列序号)。正常情况下aaBB小鼠毛色为____________色。
①M蛋白MR受体B基因相关酶真黑色素合成
②M蛋白MR受体B基因相关酶真黑色素合成
↑抑制
A 基因A蛋白
③M蛋白MR受体B基因相关酶真黑色素合成
↑抑制
A 基因A蛋白
↑调控
IAP序列
(4)用Avya小鼠评估环境因子对胎儿发育的影响时,可以用_____作为指标。
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细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列不正确的是
A、分化发生在生物体的整个生命历程中
B、分化过程中遗传物质发生了改变
C、分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
D、未离体的细胞不会表现出全能性
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细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列不正确的是
A.分化发生在生物体的整个生命进程中
B.分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
C.未离体的体细胞不会表现出全能性
D.分化过程中遗传物质发生了改变
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细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列叙述不正确的是
A.分化发生在生物体的整个生命进程中
B.分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
C.未离体的体细胞不表现出全能性
D.分化过程中遗传物质发生了改变
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表观遗传现象普遍存在于生物体生命活动过程中,下列有关表观遗传的叙述,正确的是( )
A.柳穿鱼Leyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰,抑制了基因的表达
B.基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关
C.表观遗传现象发生在减数分裂产生配子的过程中,能遗传给后代
D.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
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表观遗传现象普遍存在于生物体生命活动过程中。下列叙述错误的是( )
A.柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生甲基化修饰,抑制了基因的表达
B.表观遗传现象发生在减数分裂产生配子的过程中,能遗传给后代
C.基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关
D.构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰会影响基因的表达
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细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列不正确的是( )
A.分化发生在生物体的整个生命进程中
B.分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
C.未离体的体细胞不会表现出全能性
D.分化过程中遗传物质发生了改变
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有研究表明,吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高,对染色体上的组蛋白也会产生影响。男性吸烟者的精子活力下降,精子中DNA的甲基化水平明显升高。下列有关说法错误的是( )
A.体细胞内DNA的甲基化修饰,抑制了基因的表达,属表观遗传
B.精子中的DNA的甲基化水平明显升高,说明发生了基因突变
C.构成染色体的组蛋白发生甲基化等修饰也会影响基因的表达
D.表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育等生命活动中
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