文档文本内容
热点聚焦 DNA 损伤的修复机制与表观遗传
热点1 DNA 损伤的修复机制
(不定项)(2023·辽宁，18)DNA 在细胞生命过程中会发生多种类型的损伤。如损伤较小，
RNA 聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖模板掺入mRNA(如图1)；如损伤
较大，修复因子Mfd 识别、结合滞留的RNA 聚合酶，“招募”多种修复因子、DNA 聚合酶
等进行修复(如图2)。下列叙述正确的是( )
A．图1 所示的DNA 经复制后有半数子代DNA 含该损伤导致的突变基因
B．图1 所示转录产生的mRNA 指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变
C．图2 所示的转录过程是沿着模板链的5′端到3′端进行的
D．图2 所示的DNA 聚合酶催化DNA 损伤链的修复，方向是从n 到m
答案 ABD
解析 根据DNA 的半保留复制可知，图1 所示的DNA 经复制后有半数子代DNA 含该损伤
导致的突变基因，A 正确；图1 中的损伤较小，RNA 聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖
核苷酸会不依赖模板掺入mRNA，因为密码子的简并，mRNA 掺入腺嘌呤核糖核苷酸之后
不同的密码子可能决定相同的氨基酸，B 正确；转录时mRNA 是由5′端到3′端合成的，
是沿着模板链的3′端到5′端进行的，C 错误；由mRNA 的合成方向可知，图中上侧链为
模板，m 是3′端，n 是5′端，切除后DNA 聚合酶会以下侧链为模板，根据 DNA 聚合酶
合成子链方向可知，修复是从n 向m 进行，D 正确。
[模型构建] DNA 受损后的几类重要修复机制
(1)光激活修复
(2)碱基切除修复
(3)核苷酸切除修复
1．人类细胞中的DNA 每天都会由于外部(外源)和内部(内源)的代谢进程而遭受多次损伤，
如图为DNA 损伤时的一种切除修复方式。下列相关叙述正确的是( )
A．图中DNA 中形成凸起结构是碱基发生错配导致的
B．酶①为DNA 聚合酶，可由左向右将脱氧核苷酸连接到DNA 链的3′端
C．图中修复后恢复正常的DNA 一定能控制生物体的特有性状
D．酶②可催化相邻的2 个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键
答案 B
解析 据图可知，凸起部分的碱基并没有发生错配，A 错误；DNA 聚合酶(酶①)的合成方向
为 5′→3′，即从左向右将脱氧核苷酸连接到模板链的3′－OH 端，符合图中修复合成方
向，B 正确；若图中修复后恢复正常的DNA 位于非基因片段，则修复后不一定能控制生物
体的特有性状，C 错误；DNA 的基本单位是脱氧核苷酸而非核糖核苷酸，酶②可催化相邻
的2 个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，D 错误。
2．真核细胞的核DNA 出现损伤时，P53 蛋白会与DNA 结合，阻止DNA 复制，以修复损伤
DNA，若修复失败，P53 蛋白会引发细胞程序性死亡。研究发现，即使氧气充足，癌细胞也
主要进行无氧呼吸产生大量乳酸。P53 蛋白乳酸化可降低P53 蛋白的活性，进而影响细胞增
殖。P53 蛋白乳酸化的过程如图所示，下列叙述错误的是( )
A．P53 蛋白乳酸化抑制癌细胞增殖
B．P53 蛋白发挥作用的场所在细胞核
C．癌细胞主要进行无氧呼吸可能和细胞连续增殖有关
D．P53 蛋白的存在能降低基因突变概率，保持遗传的稳定性
答案 A
解析 P53 蛋白抑制癌细胞增殖，P53 蛋白乳酸化可降低P53 蛋白的活性，从而对癌细胞增
殖的抑制作用变弱，A 错误；核DNA 出现损伤时，P53 蛋白会与DNA 结合，阻止DNA 复
制，以修复损伤DNA，其发挥作用的场所在细胞核，B 正确；DNA 出现损伤时，P53 蛋白
会与DNA 结合，阻止DNA 复制，以修复损伤DNA，P53 蛋白的存在能降低基因突变概率，
保持遗传的稳定性，D 正确。
3.无论细胞分裂与否，在长期接受紫外线照射时，细胞内DNA 上的部分胸腺嘧啶会形成胸
腺嘧啶二聚体(这种变化在DNA 链上的相邻胸腺嘧啶间易发生)，会造成DNA 损伤，进而使
得DNA 复制受阻，如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．紫外线引起的基因突变仅发生在细胞分裂前的间期
B．DNA 片段中含腺嘌呤数量越高，变异概率越低
C．DNA 损伤后，引物的合成将停止在二聚体处
D．紫外线引起的基因突变改变了DNA 上的碱基数目
答案 C
解析 基因突变具有随机性，紫外线引起的基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，
不分裂的细胞和分裂的细胞均有可能发生基因突变，A 错误；根据碱基互补配对原则，
DNA 片段中含腺嘌呤数量越高，则胸腺嘧啶数量越多，变异概率越高，B 错误；DNA 损伤
后，DNA 复制和转录受阻，因此引物的合成将停止在二聚体处，C 正确；据图分析可知，
紫外线引起的基因突变并没有改变DNA 上的碱基数目，只改变了结构和存在状态，D 错误。
热点2 表观遗传
1．(2024·贵州，5)大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型，仅细胞Ⅰ能合成催
乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲
基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素。下列叙述错误的是( )
A．甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录
B．氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化
C．处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素
D．该基因甲基化不能用于细胞类型的区分
答案 D
解析 细胞Ⅱ中催乳素合成基因多个碱基被甲基化不能合成催乳素，而细胞Ⅰ中该基因未被
甲基化能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录，A 正确；细胞Ⅱ经氮胞
苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化，B 正确；甲
基化可以遗传，同理，细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，这一特性也可遗传，
所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，C 正确；题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按
基因是否甲基化区分的，D 错误。
[模型构建] DNA 甲基化：在DNA 碱基上增加甲基基团的化学修饰，DNA 甲基化会抑制基
因转录。
2．(2024·江苏，15)如图所示，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．图中染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制
答案 D
解析 据图可知，PcG 使组蛋白甲基化和染色质凝集，影响RNA 聚合酶与DNA 分子结合，
抑制了基因表达，A 正确；由于原核细胞没有染色质结构，因此图中染色质结构变化不是原
核细胞表观遗传调控的一种机制，D 错误。
[模型构建] 组蛋白修饰
①组蛋白乙酰化修饰一般与基因转录激活相关，而组蛋白去乙酰化则与基因沉默相关。
②组蛋白甲基化修饰既与基因的转录抑制相关，又与转录激活相关，这取决于被修饰的氨基
酸残基所处的位置、被修饰的程度，以及甲基转移酶的性质。
3．(2023·山东，7)某种XY 型性别决定的二倍体动物，其控制毛色的等位基因G、g 只位于
X 染色体上，仅G 表达时为黑色，仅g 表达时为灰色，二者均不表达时为白色。受表观遗传
的影响，G、g 来自父本时才表达，来自母本时不表达。某雄性与杂合子雌性个体为亲本杂
交，获得4 只基因型互不相同的F1。亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例不可能是(
)
A．2/3 B．1/2 C．1/3 D．0
答案 A
解析 由题意可知，后代雄性一定是白色的，故后代一半是白色个体，亲本雄性一定是白色
的，所以亲本与F1中白色个体占了1/2，黑色个体就不可能大于1/2，A 符合题意。
[模型构建] 遗传印记与性状遗传
遗传印记是因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA 甲基化是遗传
印记的重要方式之一。印记是在配子发生和个体发育过程中获得的，在下一代配子形成时印
记重建。如图为遗传印记对转基因鼠的Igf2 基因(存在有功能型A 和无功能型a 两种基因)表
达和传递影响的示意图，被甲基化的基因不能表达。
4．(不定项)(2021·辽宁，20)雌性小鼠在胚胎发育至4～6 天时，细胞中两条X 染色体会有一
条随机失活，经细胞分裂形成子细胞，子细胞中此条染色体仍是失活的。雄性小鼠不存在X
染色体失活现象。现有两只转荧光蛋白基因的小鼠，甲为发红色荧光的雄鼠(基因型为
XRY)，乙为发绿色荧光的雌鼠(基因型为XGX)。甲、乙杂交产生F1，F1雌雄个体随机交配，
产生F2。若不发生突变，下列有关叙述正确的是( )
A．F1中发红色荧光的个体均为雌性
B．F1中同时发出红绿荧光的个体所占的比例为1/4
C．F1中只发红色荧光的个体，发光细胞在身体中分布情况相同
D．F2中只发一种荧光的个体出现的概率是11/16
答案 ABD
解析 雌性小鼠发育过程中一条X 染色体随机失活，雄性小鼠不存在这种现象，甲、乙杂
交产生的F1的基因型是XRX、XY、XRXG、XGY，F1随机交配，雌配子产生的种类及比例是
XR∶XG∶X＝2∶1∶1，雄配子产生的种类及比例为X∶XG∶Y＝1∶1∶2。由分析可知，F1
中雄性个体的基因型是XGY 和XY，不含XR，即不存在红色荧光，所以F1中发红色荧光的
个体均为雌性，A 正确；F1的基因型及比例为XRX∶XY∶XRXG∶XGY＝1∶1∶1∶1，则同
时发出红绿荧光的个体(XRXG)所占的比例为1/4，B 正确；F1中只发红色荧光的个体的基因
型是XRX，由于存在一条X 染色体随机失活，则发光细胞在身体中分布情况不相同，C 错
误；F2中只发一种荧光的个体包括XRX、XRY、XGX、XGY、XGXG，所占的比例为2/4×1/4
＋2/4×2/4＋1/4×1/4×2＋1/4×2/4＋1/4×1/4＝11/16，D 正确。
[核心解读] X 染色体失活是“强制性的男女平等”。雌性动物体细胞中X 染色体的失活遵
循n－1 规律：不管有多少条X 染色体，除了一条以外其余的都失活。染色体失活是一个与
基因沉默相关的过程。这些变化使失活的X 染色体形成巴氏小体。虽然在体细胞中失活的
X 染色体非常稳定，但在正常发育过程中的一些情况下，整条染色体还可以再被激活。例如，
在发育中的原始生殖细胞内，可以激活失活的X 染色体。
5．(2025·江苏，20)真核细胞进化出精细的基因表达调控机制，如图表示部分调控过程。请
回答下列问题：
(1)细胞核中，DNA 缠绕在组蛋白上形成____________。由于核膜的出现，实现了基因的转
录和________在时空上的分隔。
(2)基因转录时，________酶结合到DNA 链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的
RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA 和________。分泌蛋白的肽链在
____________完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。
(3)转录后加工产生的IncRNA、miRNA 参与基因的表达调控。据图分析，IncRNA 调控基因
表达的主要机制有________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
miRNA 与AGO 等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的RNA。据图可知，
miRNA 发挥的调控作用有______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)外源RNA 进入细胞后，经加工可形成siRNA 引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防
治植物虫害的RNA 生物农药。根据RNA 的特性及其作用机理，分析RNA 农药的优点有
________________________________________________________________________。
答案 (1)染色质(染色体) 翻译 (2)RNA 聚合 tRNA 粗面内质网 (3)与DNA 结合，调
控基因的转录；与mRNA 结合，调控翻译 降解IncRNA，解除对翻译的影响；降解
mRNA，调控翻译
(4)专一性强；易降解，不会污染环境
解析 (1)细胞核中，DNA 缠绕在组蛋白上形成染色质(染色体)。转录在细胞核内进行，翻
译在细胞质中的核糖体上进行，故由于核膜的出现，实现了基因的转录和翻译在时空上的分
隔。(2)基因转录时，RNA 聚合酶结合到DNA 链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中
的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA(组成核糖体)、mRNA(翻译的模板)和
tRNA(运输氨基酸)。分泌蛋白的肽链在粗面内质网完成合成后，还需转运到高尔基体进行
加工。(3)转录后加工产生的IncRNA、miRNA 参与基因的表达调控。据图分析，IncRNA 调
控基因表达的主要机制：一方面与DNA 结合，调控基因的转录；另一方面与mRNA 结合，
调控翻译。miRNA 与AGO 等蛋白结合形成沉默复合蛋白，一方面降解IncRNA，解除对翻
译的影响，另一方面降解mRNA，调控翻译。
1．(2025·邵阳二模)乙型肝炎病毒(HBV)感染是导致肝癌的重要原因，HBV 基因组中的HBx
基因编码的HBx 蛋白能通过调控ALKBH5 基因表达进而影响HBx 基因的mRNA 的m6A(常
见的RNA 甲基化修饰形式)水平，其中ALKBH5 基因的高表达可促进肝癌的发生发展。图
1、2 表示HBx 高表达及低表达的HBV 体外感染模型中ALKBH5 基因表达水平及HBx 的
m6A 水平。下列叙述正确的是( )
A．ALKBH5 基因的表达产物可能是一种甲基化酶
B．mRNA 的m6A 水平可能影响转录效率
C．与正常人相比，肝癌患者HBx 的mRNA 的m6A 水平较低
D．HBV 通过负反馈调节机制促进肝癌的发展
答案 C
解析 HBx 的表达量与ALKBH5 表达量呈正相关，与HBx 的mRNA 的m6A 水平呈负相关，
推测ALKBH5 可能是一种去甲基化酶，故ALKBH5 基因的表达产物可能是一种去甲基化酶，
A 错误；由于ALKBH5 的高表达可促进肝癌的发生发展，因此HBV 感染的宿主细胞中HBx
应呈现高表达状态，由此推测mRNA 的m6A 水平应影响翻译效率，B 错误；与正常人相比，
肝癌患者ALKBH5 基因处于高表达水平，所以HBx 的mRNA 的m6A 水平较低，即甲基化修
饰水平较低，C 正确；HBV 通过正反馈调节机制促进肝癌的发展，D 错误。
2．(不定项)(2025·长沙模拟)微小RNA(miRNA)是细胞中的一类非编码小分子RNA，其与有
关蛋白形成沉默复合体RISC 后，通过与靶mRNA 结合调控基因的表达，具体机理如图。
miR－150 为 miRNA 家族成员之一，在多种肿瘤细胞中均异常表达。研究人员将miR－150
过表达质粒及其阴性对照质粒 miR－NC 分别导入宫颈癌 Hela 细胞后，检测细胞凋亡率和
FOXO4 蛋白表达量，结果如图。下列叙述正确的是( )
A．miRNA 与靶mRNA 部分互补，碱基配对方式与 miRNA 基因转录过程完全不同
B．RISC 中的miRNA 与靶mRNA 的3′端结合，通过阻止核糖体移动阻止翻译的进行，属
于转录后水平的调控
C．miRNA 可调控基因表达，从而影响生物的性状，属于表观遗传
D．实验表明，miR－150 可能通过靶向下调FOXO4 基因表达来促进宫颈癌细胞的生长和存
活
答案 BCD
解析 miRNA 与靶mRNA 部分互补，配对方式为A－U、G－C，miRNA 基因转录过程中
配对方式为A－U、G－C、T－A，因此碱基配对方式不完全相同，A 错误；翻译的方向从
mRNA 的5′端→3′端，RISC 中的miRNA 与靶mRNA 的3′端结合，通过阻止核糖体移
动阻止翻译的进行，属于转录后水平的调控，B 正确；miRNA 可调控基因表达，从而影响
生物的性状，并未改变基因的序列，属于表观遗传，C 正确；实验表明，miR－150 组
FOXO4 的蛋白条带较细，说明蛋白含量较少，而miR－150 组细胞凋亡率较低，说明细胞
生存较好，因此miR－150 可能通过靶向下调FOXO4 基因表达来促进宫颈癌细胞的生长和
存活，D 正确。
3．(2025·潍坊一模)斑马鱼胚胎中的原始生殖细胞(PGCs)具有分化的双重潜能，过程如图。
药物5－Aza 能通过调节DNA 甲基转移酶1 的活性调控DNA 甲基化水平，5－Aza 浓度越高，
PGCs 向雌性生殖细胞发育的比例也越高。下列叙述正确的是( )
A．DNA 甲基化会导致碱基序列发生改变
B．PGCs 的DNA 甲基化水平升高，胚胎更可能发育成雌性
C．5－Aza 能降低DNA 甲基转移酶1 的活性
D．斑马鱼胚胎发育成雄性过程中不存在去甲基化
答案 C
解析 DNA 甲基化不会导致碱基序列发生改变，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，A 错误；据图可知，与PGCs 相比雄性生殖细胞中甲基化水平升高，因此PGCs 的
DNA 甲基化水平升高，胚胎更可能发育成雄性，5－Aza 浓度越高，PGCs 向雌性生殖细胞
发育的比例也越高，说明5－Aza 能降低DNA 甲基转移酶1 的活性，从而降低甲基化水平，
B 错误，C 正确；由图可知，发育成雄性生殖细胞的过程中，也存在去甲基化，在斑马鱼胚
胎发育成雄性过程中其他细胞内也可能存在去甲基化，D 错误。
4．(2025·济南二模)神经干细胞线粒体内的METTL8 蛋白能催化线粒体DNA 控制合成的mt
－tRNAThr发生甲基化修饰，进而使其发挥正常功能。敲除染色体上METTL8 基因会使神经
干细胞线粒体内的翻译及呼吸过程受阻，引起神经干细胞加速分化乃至数目减少，进而导致
某种神经退行性疾病。药物P 可以通过增强METTL8 基因过表达或增强线粒体功能对该疾病
产生一定的疗效。下列叙述正确的是( )
A．敲除METTL8 基因导致神经退行性疾病，体现了基因通过控制蛋白质结构直接控制生物
体的性状
B．mt－tRNAThr甲基化修饰后才能携带氨基酸到达核糖体参与遗传信息的翻译过程
C．METTL8 蛋白是由线粒体内的DNA 编码且在mt－tRNAThr的参与下合成
D．药物P 能增强METTL8 基因的表达来促进神经干细胞的分裂，以增加神经干细胞的数目
答案 B
解析 敲除染色体上METTL8 基因，会使METTL8 蛋白不能合成，进而影响线粒体中mt
tRNAThr的甲基化修饰，导致神经干细胞线粒体内的翻译及呼吸过程受阻。这体现的是基因
通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，并非直接控制蛋白质结构，A
错误；根据题意，神经干细胞线粒体内的METTL8 蛋白能催化线粒体DNA 控制合成的mt
tRNAThr发生甲基化修饰，进而使其发挥正常功能，即携带氨基酸到达核糖体参与遗传信息
的翻译过程，B 正确；METTL8 基因位于染色体上，属于核基因，C 错误；药物P 能增强
METTL8 基因的表达，使神经干细胞线粒体内的翻译及呼吸过程正常进行，从而抑制神经干
细胞加速分化，维持神经干细胞的数目，而不是促进神经干细胞的分裂来增加数目，D 错误。
