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構，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復合物中。為了讀取DNA的遺傳指令，細胞依靠酶和復雜的“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》雜志上發表的一篇新研究表明，在人類腫瘤細胞中發現大量如“甜甜圈”般的環狀染色體外DNA（ecDNA，如圖中黑色箭頭所指位置）。科學家們指出，ecDNA是一種特殊的環狀結構，看起來有點像細菌里的質粒DNA。這類獨立于染色體存在的環狀DNA在表達上并不怎么受限，很容易就能啟動轉錄和翻譯程序。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錄，從而推動癌癥病情的發展。但由于兩類癌基因所在的位置不同，發揮的作用也無法等同。

當癌細胞發生分裂時，這些ecDNA被隨機分配到子細胞中。這導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，并對環境快速做出反應，產生耐藥性。研究還發現，ecDNA改變了與癌癥相關基因的表達方式，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）的能力中發揮了關鍵作用。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展。

（1）請寫出構成DNA的4種基本結構單位的名稱_____________。

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

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

（5）依據所學知識和本文信息，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：與蛋白質結合構成細胞核內的染色體，還有少量DNA位于線粒體中（或細胞質）

不同：腫瘤細胞中有位于染色體之外的環狀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的數量不同。 研發抑制ccDNA上癌基因的轉錄的藥物，研發能在細胞核內降解裸露DNA的物質

【解析】

真核生物的染色體存在于細胞核內，根據圖示可知，ecDNA是一種特殊的環狀結構，存在染色體周圍，說明也存在細胞核內。這類獨立于染色體存在的環狀DNA在表達上并不怎么受限，很容易就能啟動轉錄和翻譯程序。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錄，從而推動癌癥病情的發展。正常細胞的分裂染色體是平均分配到兩個子細胞中的，而當癌細胞發生分裂時，這些ecDNA被隨機分配到子細胞中。

（1）DNA的4種基本結構單位的名稱為：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錄過程，需要RNA聚合酶，故d符合題意。

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

（4）由題中信息“當癌細胞發生分裂時，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的數量不同。

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