Question

肺癌是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率多年都在全球和中国排在首位。研究发现SHOX₂基因变化与肺癌高度相关。科研人员对此进行了一系列研究。

（1）许多癌症的产生是由于细胞中的_________发生突变所致。癌细胞与正常细胞最主要的区别是能够无限增殖，并容易在体内转移。癌症患者在中、晚期后会逐渐消瘦，请从物质和能量的角度分析其原因：_________________________________________________。

（2）科学家分析了一些肺癌的患者的SHOX₂基因，发现该基因个别碱基发生了（如图1）的变化，这种变化_______（填“属于”或“不属于”）基因突变。在DNA甲基转移酶的催化下，基因中的“CG”区域中的_______被添加甲基修饰，导致RNA聚合酶无法与DNA结合，直接影响是基因的_______过程，进而使SHOX₂基因出现了_______现象，由此推测SHOX₂基因可能是一种_______（填“原癌”或“抑癌”）基因。此实例说明DNA甲基化也是导致肺癌发生的原因之一。

（3）科研人员用DNA甲基转移酶抑制剂对培养的肺癌细胞进行如下实验，结果如表所示。

分组	细胞增殖抑制率（%）
24h	48h	72h
对照组	—	—	—
1 μmol/L抑制剂	2.7	18.8	25.0
5 μmol/L抑制剂	26.3	38.1	41.3
10 μmol/L抑制剂	59.8	64.7	66.3

据表1分析，该实验的自变量是_______，结果表明：_________________________________。

（4）科研人员对用DNA甲基转移酶抑制剂处理72h后的细胞SHOX₂基因甲基化状态做了进一步研究，电泳结果如图2所示。

结果显示，对照组的SHOX₂基因_______。而在三个实验组中，抑制剂浓度越高，_______。实验结果说明该抑制剂的作用最可能是__________________________________________。

Answer

原癌基因或抑癌基因 大多中、晚期的癌症患者体内的癌细胞已经开始发生了扩散和转移，癌细胞无限增殖并转移到患者各个组织器官需要消耗大量的能量 不属于 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 转录 基因沉默 抑癌 DNA甲基转移酶抑制剂的浓度 DNA甲基转移酶抑制剂能够有效抑制肺癌细胞的增殖，且DNA甲基转移酶抑制剂浓度越高，肺癌细胞的增殖能力越低 全为甲基化状态；； DNA甲基化程度越低 抑制SHOX2基因甲基化

【解析】

在个体发育过程中，大多数细胞能够正常分化．但是有些细胞在致癌因子的作用下，不能正常分化，而变成不受有机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞．癌细胞与正常细胞相比，具有以下特点：能够无限增殖；形态结构发生显著变化；癌细胞表面糖蛋白减少，容易在体内扩散和转移．由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得细胞彼此之间的黏着性减小，导致癌细胞容易在有机体内分散和转移。

（1）癌症发生的根本原因是细胞中原癌基因或抑癌基因突变导致的。大多中、晚期的癌症患者体内的癌细胞已经开始发生了扩散和转移，癌细胞无限增殖并转移到患者各个组织器官需要消耗大量的能量，因此患者会出现日渐消瘦的症状。

（2）由图1可知，肺癌患者的基因在DNA甲基转移酶的作用下，SHOX2基因中的“CG”区域在胞嘧啶脱氧核糖核苷酸上发生了甲基化，DNA甲基化不改变基因的碱基序列，只在DNA分子的“CG”区域进行修饰，这种变化不属于基因突变。DNA发生甲基化，导致RNA聚合酶无法与DNA结合，使基因无法进行转录，进而使基因沉默。人的细胞中有抑癌基因和原癌基因，抑癌基因的作用是阻止细胞不正常增殖，原癌基因的作用是负责调节细胞周期、控制细胞生长和分裂的过程，SHOX2基因沉默导致肺癌细胞产生，说明SHOX2基因是阻止细胞不正常增殖的抑癌基因。

（3）SHOX2基因在DNA甲基转移酶的作用下发生甲基化，从而使正常细胞转变为能够无限增殖的癌细胞，而DNA甲基转移酶抑制剂可以抑制DNA甲基化转移酶的作用，从而抑制DNA甲基化，可能肺癌细胞增殖会受到影响。由表1可知，实验的自变量是DNA甲基转移酶抑制剂的浓度，浓度越高，肺癌细胞增殖抑制率越高，表明DNA甲基转移酶抑制剂能够有效抑制肺癌细胞的增殖，且DNA甲基转移酶抑制剂浓度越高，肺癌细胞的增殖能力越低。

（4）由电泳图结果可知，对照组肺癌细胞未经DNA甲基转移酶抑制剂处理，因此只有一条SHOX2基因甲基化的条带，而加入了DNA甲基转移酶抑制剂的肺癌细胞出现两条条带，一条是SHOX2基因甲基化的条带，一条是SHOX2基因非甲基化的条带，且DNA甲基转移酶抑制剂浓度越高，SHOX2基因甲基化的条带越暗，SHOX2基因非甲基化的条带越亮，说明抑制剂浓度越高，基因甲基化程度越低。故实验结果说明该抑制剂具有抑制SHOX2基因甲基化的作用。