15. 学习以下材料,回答(1)~(4)题。
亲代印记
科学家进行了一项有趣的实验。选 DNA 序列几乎相同的雌、雄小鼠,体外受精获得多个受精卵。通过显微操作将受精卵中来自精子(卵细胞)的细胞核置换成来自另外一个卵细胞(精子)的细胞核,获得具有两套母本基因组或两套父本基因组的“受精卵”。经培养,这种“单亲”胚胎不能正常发育成小鼠, 只有同时具有双亲细胞核的胚胎才能正常发育。
位于小鼠 7 号染色体某区域的 H19 基因和 Igf2 基因控制着胚胎大小及细胞生长,它们的异常表达会导致胚胎发育异常。下图为正常胚胎中 H19 基因和 Igf2 基因转录的调控机制,印记控制区(ICR)是否甲基化决定该区域能否结合增强子阻遏蛋白(CTCF)。在胚胎发育过程中,来自母本 7 号染色体上的 ICR 与CTCF 结合,阻止增强子(E)和 Igf2 基因的启动子结合,但不能阻止 E 和 H19 基因的启动子结合,从而使得 Igf2 基因不表达,H19 基因顺利表达。来自父本 7 号染色体的上述 2 个基因的表达与之相反。
研究发现,正常胚胎中存着在几百个类似 H19 基因和 Igf2 基因的调控机制。这种由双亲性别决定的基因功能上的差异被称为亲代印记。亲本在形成下一代卵细胞或精子的过程中,原始生殖细胞经过减数分裂形成配子,父母的染色体会随机分配到配子中。例如某女性形成的卵细胞中染色体上的亲代印记就会有两种可能,一种是来源于母亲的,而另一种是来源于父亲的。这样卵细胞部分染色体上就会载有“错误”的亲代印记,男性产生精子时也会出现相同的问题。那么生物体是如何保证卵细胞或精子能保持印记的正确和稳定呢?
这里面的秘密其实在于亲代印记经历了一次重建的过程。亲代印记在原始生殖细胞形成和成熟的过程中被擦除,新的亲代印记在卵细胞或精子的发育过程中重新建立,以保证精子或卵细胞中的亲代印记总是被正确地建立并遗传给下一代。
(1)文中实验运用
________技术获得“单亲”胚胎。“单亲”胚胎和正常胚胎 DNA 序列相同,基因表达不同,造成胚胎发育情况不同,这种遗传现象称为
________。
(2)在正常发育的胚胎中,来自父本和母本 H19 基因和 Igf2 基因的印记控制区的
________存在差异,导致表达水平不同。以 H19 基因和 Igf2 基因为例,解释“单亲”胚胎均不能正常发育的原因
_______。
(3)关于亲代印记的说法正确的是(
)
A.亲代印记的本质是 DNA 碱基序列改变 |
B.在原始生殖细胞形成过程中亲代印记被擦除 |
C.在受精作用过程中重建新的印记 |
D.男性个体中会出现祖母的亲代印记 |
(4)从进化与适应的角度分析,某些生物形成单亲胚胎不能正常发育的遗传机制,其意义是
_______。