2025年遗传稳定性测试题及答案

2025年遗传稳定性测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列哪种DNA损伤类型主要通过碱基切除修复（BER）途径处理？A.紫外线诱导的嘧啶二聚体B.烷化剂导致的O6-甲基鸟嘌呤C.电离辐射引起的DNA双链断裂（DSB）D.活性氧（ROS）产生的8-氧代鸟嘌呤2.表观遗传稳定性维持中，DNA甲基转移酶DNMT1的主要功能是？A.从头甲基化（denovomethylation）B.维持甲基化（maintenancemethylation）C.催化组蛋白H3K4三甲基化D.介导X染色体失活3.微卫星不稳定性（MSI）检测常用于评估哪种遗传过程的异常？A.DNA错配修复（MMR）系统功能B.端粒酶活性调控C.同源重组（HR）效率D.非同源末端连接（NHEJ）准确性4.染色体结构变异中，“费城染色体”（Ph染色体）的形成机制是？A.染色体倒位（inversion）B.染色体易位（translocation）C.染色体缺失（deletion）D.染色体重复（duplication）5.在酵母（Saccharomycescerevisiae）的遗传稳定性研究中，RAD51基因的功能主要关联？A.碱基切除修复B.核苷酸切除修复（NER）C.同源重组修复D.错配修复6.下列哪项不属于端粒维持遗传稳定性的机制？A.端粒DNA重复序列的保护作用B.端粒酶对端粒长度的延长C.端粒结合蛋白（如TRF1、TRF2）形成的“T环”结构D.端粒区域组蛋白乙酰化水平升高7.肿瘤细胞中常见的“基因组不稳定性”表型，其核心驱动因素通常是？A.原癌基因过表达B.抑癌基因（如p53）功能丧失C.细胞周期检查点异常激活D.线粒体DNA突变积累8.基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）导致的“脱靶效应”本质上属于？A.点突变B.染色体数目变异C.表观遗传修饰异常D.非预期的DNA双链断裂及修复9.在植物遗传稳定性评估中，“转座子激活”最可能导致的后果是？A.光合效率提升B.基因表达水平稳定C.插入突变或染色体断裂D.叶绿体DNA拷贝数增加10.下列哪种技术可用于定量分析单细胞水平的遗传稳定性？A.常规PCRB.荧光原位杂交（FISH）C.单细胞全基因组测序（scWGS）D.实时荧光定量PCR（qPCR）11.组蛋白H2AX的磷酸化（γH2AX）是哪种DNA损伤的标志性事件？A.单链断裂（SSB）B.双链断裂（DSB）C.碱基错配D.嘧啶二聚体12.线粒体DNA（mtDNA）遗传稳定性低于核DNA的主要原因不包括？A.缺乏组蛋白保护B.靠近活性氧（ROS）产生位点C.存在高效的错配修复系统D.复制机制易引入错误13.模式生物斑马鱼（Daniorerio）在遗传稳定性研究中的优势是？A.生命周期长，便于长期观察B.胚胎透明，可实时追踪DNA损伤C.基因组与人类差异极大D.仅用于植物遗传研究14.表观遗传药物（如DNA甲基转移酶抑制剂5-氮杂胞苷）可能通过哪种方式影响遗传稳定性？A.直接诱导DNA双链断裂B.改变基因表达调控网络C.增强端粒酶活性D.促进同源重组修复15.遗传稳定性评估中，“拷贝数变异（CNV）”的检测需依赖？A.核型分析（Karyotyping）B.微卫星标记分析C.阵列比较基因组杂交（aCGH）D.染色质免疫共沉淀（ChIP）二、填空题（每空1分，共20分）1.DNA损伤检查点的关键调控蛋白p53通过诱导________基因表达，使细胞周期停滞于G1期，为DNA修复提供时间。2.同源重组修复（HR）主要发生在细胞周期的________期，依赖姐妹染色单体作为修复模板。3.非同源末端连接（NHEJ）修复DNA双链断裂时，可能导致________或________等序列改变，引发遗传不稳定性。4.表观遗传标记中，组蛋白H3K27三甲基化（H3K27me3）通常与________基因表达相关，而H3K4me3与________基因表达相关。5.端粒缩短至临界长度时，会激活________通路，导致细胞衰老或凋亡。6.微卫星是由________个核苷酸组成的短串联重复序列，其不稳定性（MSI）常见于________（疾病类型）。7.植物转座子分为________（如玉米Ac/Ds元件）和________（如逆转录转座子）两大类，其激活会导致插入突变或染色体重排。8.基因编辑的“脱靶效应”可通过________（技术）预测潜在靶点，或通过________（技术）验证实际脱靶位点。9.线粒体DNA的复制依赖________（酶），其缺乏校对功能是导致突变率高的重要原因。10.单细胞全基因组扩增技术（如MDA）的主要挑战是________和________，可能影响遗传稳定性分析的准确性。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述DNA错配修复（MMR）系统的组成及功能，并说明其缺陷为何会导致微卫星不稳定性（MSI）。2.比较同源重组（HR）与非同源末端连接（NHEJ）在DNA双链断裂修复中的差异（至少列出4点）。3.表观遗传稳定性如何通过“记忆”和“可塑性”的平衡维持细胞功能？举例说明。4.端粒-端粒酶系统在维持遗传稳定性中的作用机制包括哪些关键环节？5.基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）的遗传稳定性评估需关注哪些核心指标？请分点说明。四、综合分析题（共10分）某研究团队开发了一种新型基因编辑工具，需评估其在人胚胎干细胞（hESC）中的遗传稳定性。请设计实验方案，包括主要检测指标、技术方法及预期结果分析（要求至少涵盖3类遗传不稳定性类型）。答案一、单项选择题1.D（ROS产生的氧化损伤（如8-氧代鸟嘌呤）主要由BER修复；A由NER修复，B由MGMT直接修复，C由HR或NHEJ修复）2.B（DNMT1负责复制后子链甲基化的维持，从头甲基化由DNMT3A/3B介导）3.A（MSI是MMR缺陷的标志，因MMR无法纠正微卫星复制滑动导致的长度变异）4.B（Ph染色体由9号与22号染色体易位形成，产生BCR-ABL融合基因）5.C（RAD51是HR的关键重组酶，介导单链DNA与同源模板的配对）6.D（端粒区域组蛋白乙酰化升高会破坏异染色质结构，降低稳定性）7.B（p53功能丧失导致DNA损伤检查点失效，细胞携带损伤继续分裂，积累突变）8.D（脱靶效应是Cas9切割非预期位点，引发DSB后通过NHEJ修复导致的插入/缺失）9.C（转座子插入会破坏基因结构，或在切除时导致染色体断裂）10.C（scWGS可解析单个细胞的全基因组变异，其他技术无法达到单细胞水平）11.B（γH2AX是DSB的标志，在断裂位点周围形成聚集灶）12.C（mtDNA缺乏高效的MMR系统，修复能力弱于核DNA）13.B（斑马鱼胚胎透明，便于活体观察DNA损伤标记（如γH2AX）的动态变化）14.B（5-氮杂胞苷抑制DNMT，降低DNA甲基化水平，改变基因表达模式）15.C（aCGH通过比较样本与参照的荧光信号，检测全基因组CNV；核型分析分辨率低，微卫星标记用于MSI检测）二、填空题1.p21（CDKN1A）2.S/G2（DNA复制后，姐妹染色单体存在时）3.插入（insertion）；缺失（deletion）4.抑制（沉默）；激活（表达）5.p53-p21（或p16-Rb）6.2-6；结直肠癌（或Lynch综合征相关肿瘤）7.DNA转座子；反转录转座子（或RNA转座子）8.生物信息学预测（如CRISPRoff）；全基因组测序（如GUIDE-seq）9.DNA聚合酶γ（Polγ）10.扩增偏倚（覆盖不均）；错误引入（扩增错误）三、简答题1.MMR系统主要由MutSα（MSH2-MSH6）、MutLα（MLH1-PMS2）等蛋白组成。功能：识别并切除DNA复制过程中错配的碱基（如A-C、G-T），或微卫星区域的滑动环（loop）。MMR缺陷时，微卫星区域的复制错误（如单核苷酸重复序列的插入/缺失）无法被纠正，导致微卫星长度异常波动（MSI），表现为肿瘤细胞中多个微卫星位点的长度变异。2.差异：①发生时期：HR主要在S/G2期（依赖姐妹染色单体），NHEJ在G1期（无模板）；②准确性：HR高度准确（同源模板修复），NHEJ易引入插入/缺失（随机连接末端）；③依赖蛋白：HR需RAD51、BRCA1/2等，NHEJ需Ku70/Ku80、DNA-PKcs等；④适用损伤类型：HR修复DSB及复制叉塌陷，NHEJ修复随机DSB（如电离辐射）；⑤物种分布：HR在真核生物中更保守，NHEJ在原核和真核均存在。3.表观遗传“记忆”指细胞通过DNA甲基化、组蛋白修饰等标记维持特定基因表达模式（如干细胞分化后的功能维持）；“可塑性”指环境信号或发育需求可诱导标记改变（如干细胞重编程时去甲基化）。例如，胚胎干细胞（ESC）的多能性基因（如Oct4）启动子区呈低甲基化、H3K4me3高修饰（激活状态），维持其分化潜能；当ESC分化为神经细胞时，Oct4启动子甲基化水平升高、H3K27me3积累（抑制状态），同时神经特异性基因（如Nestin）的表观标记激活，这种平衡确保细胞既保持功能稳定，又能响应发育信号。4.关键环节：①端粒DNA保护：TTAGGG重复序列形成“T环”结构，防止末端被识别为DSB（避免NHEJ错误连接）；②端粒结合蛋白复合物（Shelterin）：包括TRF1、TRF2、TIN2等，抑制DNA损伤反应（如ATM/ATR通路激活）；③端粒酶活性调控：端粒酶（由TERT催化亚基和TERC模板RNA组成）延长缩短的端粒，维持长度稳定；④端粒长度监控：端粒缩短至临界值时，激活p53/p16通路，诱导衰老或凋亡，避免基因组不稳定细胞增殖。5.核心指标：①脱靶效应：通过全基因组测序（如GUIDE-seq、BLESS）检测非预期切割位点的插入/缺失（indel）；②靶位点编辑准确性：Sanger测序或深度测序分析靶位点是否存在非预期突变（如大段缺失、倒置）；③染色体结构变异：核型分析（Karyotyping）或FISH检测是否因DSB修复导致易位、缺失等；④表观遗传改变：全基因组甲基化测序（WGBS）或ChIP-seq检测编辑区域附近的DNA甲基化、组蛋白修饰是否异常；⑤长期传代稳定性：体外扩增多代后，重复上述检测，评估编辑效果是否随细胞分裂保持稳定。四、综合分析题实验方案：1.检测指标及方法：（1）基因编辑脱靶效应：采用GUIDE-seq技术（将生物素标记的寡核苷酸插入DSB位点，通过高通量测序富集并定位脱靶位点），结合全外显子测序（WES）分析非编码区潜在脱靶。预期结果：若工具特异性高，脱靶位点数量应显著低于传统CRISPR-Cas9（如<5个/基因组）。（2）染色体结构变异：通过高分辨率核型分析（分辨率>550带）和FISH（针对常见易位热点，如1q、11q）检测是否存在易位、缺失或重复。预期结果：编辑后hESC的核型应与未编辑对照一致（46,XX/XY），无可见结构异常。（3）表观遗传稳定性：使用WGBS检测全基因组DNA甲基化水平，重点分析多能性基因（如Oct4、Sox2）启动子区及印记基因（如H19）区域。预期结果：甲基化模式应与未编辑hESC相似（差异区