Question

【題目】閱讀以下材料回答問題：

染色體外DNA：癌基因的載體

人類DNA通常形成長而扭曲的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其中大約30億個堿基對組成了23對染色體，并奇跡般地擠進每個平均直徑只有6微米的細胞核中。在真核生物中，正常的DNA被緊緊包裹在蛋白質(zhì)復(fù)合物中。為了讀取DNA的遺傳指令，細胞依靠酶和復(fù)雜的“機械”來切割和移動碎片，一次只能讀取一部分，就像是閱讀一個半開的卷軸。過去，科學(xué)家們大多是依靠基因測序，來研究腫瘤細胞DNA里的癌基因。最近在《Nature》雜志上發(fā)表的一篇新研究表明，在人類腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)大量如“甜甜圈”般的環(huán)狀染色體外DNA（ecDNA，如圖中黑色箭頭所指位置）。科學(xué)家們指出，ecDNA是一種特殊的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，看起來有點像細菌里的質(zhì)粒DNA。這類獨立于染色體存在的環(huán)狀DNA在表達上并不怎么受限，很容易就能啟動轉(zhuǎn)錄和翻譯程序。在人類健康的細胞中幾乎看不到ecDNA的痕跡，而在將近一半的人類癌細胞中，都可以觀察到它，且其上普遍帶有癌基因。ecDNA上的癌基因和染色體DNA上的癌基因都會被轉(zhuǎn)錄，從而推動癌癥病情的發(fā)展。但由于兩類癌基因所在的位置不同，發(fā)揮的作用也無法等同。

當(dāng)癌細胞發(fā)生分裂時，這些ecDNA被隨機分配到子細胞中。這導(dǎo)致某些子代癌細胞中可能有許多ecDNA，細胞中的癌基因也就更多，這樣的細胞也會更具危害；而另一些子代癌細胞中可能沒有 ecDNA。癌細胞能夠熟練地使用ecDNA，啟動大量癌基因表達，幫助它們快速生長，并對環(huán)境快速做出反應(yīng)，產(chǎn)生耐藥性。研究還發(fā)現(xiàn)，ecDNA改變了與癌癥相關(guān)基因的表達方式，從而促進了癌細胞的侵襲性，并在腫瘤快速變異和抵御威脅（如化療、放療和其他治療）的能力中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。相比起染色體上的癌基因，ecDNA上的癌基因有更強的力量，推動癌癥病情進一步發(fā)展。

（1）請寫出構(gòu)成DNA的4種基本結(jié)構(gòu)單位的名稱_____________。

（2）真核細胞依靠酶來讀取DNA上的遺傳指令，此時需要酶的是_______________。（填寫以下選項前字母）

a．解旋酶 b．DNA聚合酶 c．DNA連接酶 d．RNA聚合酶

（3）依據(jù)所學(xué)知識和本文信息，指出人類正常細胞和癌細胞內(nèi)DNA的異同_________________。

（4）根據(jù)文中信息，解釋同一個腫瘤細胞群體中，不同細胞攜帶ecDNA的數(shù)量不同的原 因_________。

（5）依據(jù)所學(xué)知識和本文信息，提出1種治療癌癥的可能的方法___________________。

Answer 1

【答案】腺嘌呤脫氧核糖核苷酸、鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸、胞嘧啶脫氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸 d 相同：與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成細胞核內(nèi)的染色體，還有少量DNA位于線粒體中（或細胞質(zhì)）

不同：腫瘤細胞中有位于染色體之外的環(huán)狀DNA（腫瘤細胞有ccDNA） 因為腫瘤細胞分裂時，ccDNA是隨機分配的，所以同一個腫瘤細胞群體中，不同細胞攜帶ccDNA的數(shù)量不同。 研發(fā)抑制ccDNA上癌基因的轉(zhuǎn)錄的藥物，研發(fā)能在細胞核內(nèi)降解裸露DNA的物質(zhì)

【解析】

真核生物的染色體存在于細胞核內(nèi)，根據(jù)圖示可知，ecDNA是一種特殊的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，存在染色體周圍，說明也存在細胞核內(nèi)。這類獨立于染色體存在的環(huán)狀DNA在表達上并不怎么受限，很容易就能啟動轉(zhuǎn)錄和翻譯程序。在人類健康的細胞中幾乎看不到ecDNA的痕跡，而在將近一半的人類癌細胞中，都可以觀察到它，且其上普遍帶有癌基因。ecDNA上的癌基因和染色體DNA上的癌基因都會被轉(zhuǎn)錄，從而推動癌癥病情的發(fā)展。正常細胞的分裂染色體是平均分配到兩個子細胞中的，而當(dāng)癌細胞發(fā)生分裂時，這些ecDNA被隨機分配到子細胞中。

（1）DNA的4種基本結(jié)構(gòu)單位的名稱為：腺嘌呤脫氧核糖核苷酸、鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸、胞嘧啶脫氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸。

（2）真核細胞依靠酶來讀取DNA上的遺傳指令的過程屬于轉(zhuǎn)錄過程，需要RNA聚合酶，故d符合題意。

（3）由題中資料及所學(xué)知識可得，人類正常細胞和癌細胞內(nèi)DNA相同點為：均與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成細胞核內(nèi)的染色體，還有少量DNA位于線粒體中（或細胞質(zhì)）。二者不同點為：腫瘤細胞中有位于染色體之外的環(huán)狀DNA（腫瘤細胞有ecDNA）。

（4）由題中信息“當(dāng)癌細胞發(fā)生分裂時，這些ecDNA被隨機分配到子細胞中”可知，不同細胞攜帶ecDNA的數(shù)量不同是因為腫瘤細胞分裂時，ecDNA是隨機分配的，所以同一個腫瘤細胞群體中，不同細胞攜帶ecDNA的數(shù)量不同。

（5）根據(jù)題意“ecDNA在表達上并不怎么受限，很容易就能啟動轉(zhuǎn)錄和翻譯程序”，可研發(fā)抑制ecDNA上癌基因的轉(zhuǎn)錄的藥物，從而抑制癌細胞增殖。或研發(fā)能在細胞核內(nèi)降解裸露DNA的物質(zhì)，使其DNA被分解。