2025年大学《化学生物学》专业题库- 基因突变与遗传性疾病的发生机制

2025年大学《化学生物学》专业题库——基因突变与遗传性疾病的发生机制考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项前的字母填入括号内，每题2分，共20分）1.以下哪种类型的点突变最可能导致蛋白质编码提前终止？(A)同义突变(B)错义突变(C)无义突变(D)同源互换突变2.DNA双链中发生碱基替换，但替换的碱基对具有相同的配对能力（如A-T替换为G-C），这种突变称为？(A)颠换(B)移码突变(C)颠换(D)基因转换3.下列哪种DNA修复途径主要负责修复紫外线引起的胸腺嘧啶二聚体？(A)碱基切除修复（BER）(B)核苷酸切除修复（NER）(C)错配修复（MMR）(D)同源重组（HR）4.一个由单个碱基插入引起的基因突变，其最直接的后果是？(A)删除一个氨基酸(B)引入一个错误的氨基酸(C)改变所有后续氨基酸的读码框架(D)使mRNA无法正常翻译5.具有显性遗传效应的遗传性疾病，其致病基因型可能是？(A)aa(B)Aa(C)AA(D)Aa或AA6.镰状细胞贫血症的根本原因是？(A)β-珠蛋白链合成减少(B)β-珠蛋白链中的一个谷氨酸被缬氨酸取代(C)红细胞膜结构异常(D)铁过载7.以下哪种情况通常不会导致遗传物质发生改变？(A)甲基化修饰(B)伽马射线照射(C)基因转录(D)化学诱变剂处理8.细胞核内DNA修复后，若修复过程中丢失了一个核苷酸，将导致？(A)同源重组(B)缺失突变(C)基因转换(D)移码突变9.多基因遗传病的特点通常包括？(A)具有明显的孟德尔遗传规律(B)表型高度一致(C)受多个基因和环境因素共同影响(D)通常表现为隐性遗传10.NHEJ（非同源末端连接）修复系统在以下哪种情况下发挥关键作用？(A)修复小范围的碱基损伤(B)修复紫外线引起的嘧啶二聚体(C)处理DNA双链断裂(D)修复错配的碱基二、填空题（请将正确答案填入横线上，每空2分，共20分）1.基因突变是指DNA分子中发生的变化，包括________变化和________变化。2.诱发突变中，黄曲霉素B1是一种常见的________性诱变剂。3.DNA复制过程中，错配的碱基通常会被________修复系统识别并纠正。4.在遗传学中，常染色体是指________的染色体。5.囊性纤维化是由CFTR基因的________突变引起的常染色体隐性遗传病。6.突变具有________、________和________等特点。7.细胞凋亡是细胞在遭遇________或DNA损伤时，通过自我消化而死亡的过程。8.错义突变是指一个密码子突变为另一个密码子，导致编码的氨基酸从________。9.染色体结构异常如________、________等也会导致遗传疾病。10.基因组稳定性依赖于精确的DNA复制、转录和________机制。三、名词解释（请给出下列名词的精确定义，每题3分，共15分）1.碱基切除修复（BER）2.常染色体显性遗传病3.移码突变4.同源重组（HR）5.遗传负荷四、简答题（请简要回答下列问题，每题5分，共20分）1.简述DNA损伤的核苷酸切除修复（NER）的基本步骤。2.解释点突变可能导致蛋白质功能丧失的几种主要方式。3.简述遗传性肿瘤综合征（如Li-Fraumeni综合征）的分子基础。4.为什么说DNA修复机制的失调与遗传性疾病的发生密切相关？五、论述题（请结合实例，深入阐述下列问题，共25分）1.详细分析镰状细胞贫血症的分子病理机制，包括突变类型、蛋白质功能改变、生理后果以及可能的分子机制解释。试卷答案一、选择题1.C2.A3.B4.C5.B6.B7.C8.B9.C10.C二、填空题1.点大片段2.化学3.错配修复（MMR）4.不与性染色体联锁5.丢失功能（或错义/无义）6.稀有性可逆性不定向性7.应激刺激8.改变9.嵌入易位10.修复三、名词解释1.碱基切除修复（BER）：指细胞内切除DNA链上发生改变的碱基，并修复其相邻核苷酸链的修复系统，主要修复小范围的碱基损伤，如碱基错配、氧化损伤等。2.常染色体显性遗传病：指位于常染色体上、由显性等位基因控制的遗传病，患者只需一个致病基因拷贝即可发病，常表现为家族中连续几代发病。3.移码突变：指在DNA序列中插入或删除一个或几个碱基，导致该位点之后的所有密码子读码框架发生改变，通常导致蛋白质合成提前终止或合成异常蛋白质。4.同源重组（HR）：指利用同源DNA分子作为模板进行交换和修复的过程，常发生在复制叉附近或姐妹染色单体之间，是修复双链DNA断裂（DSB）的主要高保真机制之一。5.遗传负荷：指一个种群中由隐性有害基因纯合或杂合个体所携带的致病基因频率，反映了有害突变对种群遗传健康的影响程度。四、简答题1.DNA损伤的核苷酸切除修复（NER）的基本步骤：首先，损伤识别蛋白识别DNA损伤；接着，损伤周围区域DNA变性；然后，解开双链DNA，并在损伤位点附近切割DNA链（通常在损伤5'侧切割）；接下来，切除包含损伤的核苷酸片段；随后，DNA缺口被DNA聚合酶填充；最后，由DNA连接酶将新合成的核苷酸片段与原有DNA连接起来，完成修复。2.点突变可能导致蛋白质功能丧失的几种主要方式：首先，错义突变可能导致编码的氨基酸改变，如果改变后的氨基酸影响蛋白质的折叠、稳定性或活性位点，则可能导致蛋白质功能丧失；其次，无义突变导致编码提前终止，合成截短的、通常无功能的蛋白质；再次，同义突变虽然不改变氨基酸序列，但可能影响mRNA的稳定性、翻译效率或蛋白质的定位，间接导致功能下降；最后，某些点突变可能影响蛋白质的转录调控区域，导致基因表达水平异常，从而影响其生物学功能。3.遗传性肿瘤综合征（如Li-Fraumeni综合征）的分子基础：这类综合征通常由单个基因的胚系突变引起，该基因的产物在细胞周期调控、DNA损伤修复或信号转导等关键通路中发挥重要作用。例如，Li-Fraumeni综合征由TP53基因突变引起，TP53蛋白是重要的抑癌基因，能感应DNA损伤并激活细胞周期阻滞或凋亡。TP53突变导致其抑癌功能丧失，细胞对损伤的敏感性降低，易于累积其他突变，从而大大增加患多种癌症的风险。4.DNA修复机制的失调与遗传性疾病的发生密切相关，因为DNA是遗传信息的载体，其序列的稳定性对于维持细胞正常功能和生命活动至关重要。DNA修复系统负责识别和纠正各种损伤，维持基因组完整性。如果修复系统存在缺陷，DNA损伤将无法被有效清除，导致突变累积。突变的累积可能影响编码蛋白质的结构和功能，破坏细胞信号通路、代谢平衡或基因表达调控，最终引发细胞功能紊乱、凋亡异常或恶性转化，导致各种遗传性疾病，包括癌症、神经退行性疾病、免疫缺陷等。五、论述题详细分析镰状细胞贫血症的分子病理机制，包括突变类型、蛋白质功能改变、生理后果以及可能的分子机制解释：镰状细胞贫血症是一种常见的常染色体隐性遗传病，其分子病理机制涉及一个点突变。首先，致病突变位于编码β-珠蛋白链的基因上，具体是在第六个外显子，导致编码的第六个密码子（GAG）中的第三个碱基从G（鸟嘌呤）突变为A（腺嘌呤）。这一碱基替换（G→A）使得编码谷氨酸（Glu）的密码子（GAG）变成了编码缬氨酸（Val）的密码子（GUG），这是一种典型的错义突变。该突变直接导致了β-珠蛋白链N端第六个氨基酸从谷氨酸被缬氨酸取代。谷氨酸是一种带负电荷的氨基酸，而缬氨酸是一种非极性疏水性氨基酸。这种氨基酸性质的改变，特别是电荷的丢失，显著影响了β-珠蛋白链的折叠和蛋白质结构。正常情况下，β-珠蛋白链与α-珠蛋白链共同组装成具有高度不对称性的血红蛋白A（HbA）。然而，突变的β-链（HbS链）与α-链组装成四聚体时，会导致血红蛋白分子在低氧条件下发生构象变化。在低氧环境中，HbS分子中的缬氨酸残基倾向于相互靠近并形成氢键，进而导致相邻的四聚体之间发生交联，使整个血红蛋白分子从原来的球形（T态）转变为不对称的镰刀状（R态）。这种构象变化具有传递效应，一个镰刀状血红蛋白分子可以诱导邻近的正常血红蛋白分子也转变为镰刀状，最终导致大量红细胞聚集形成镰状细胞。这些形态异常的镰状细胞具有多种病理生理后果。首先，它们变得僵硬、脆弱，容易在微循环血管中堵塞，引起组织缺血、缺氧，导致疼痛发作（称为“危象”）、器官损伤（如脾脏肿大、肾功能损害）等。其次，镰状细胞膜结构不稳定，易于被破坏，导