2020新教材生物人教版必修二检测：第4章第2节基因表达与性状的关系 7页

第 2 节 基因表达与性状的关系 一、选择题 知识点 一 基因表达产物与性状的关系 1．囊性纤维病是北美白种人中常见的一种疾病，研究表明，在 70%的患者中， 发病原因是 CFTR 基因缺失 3 个碱基，导致运输 Cl－的 CFTR 蛋白的第 508 位的氨 基酸缺失，而直接原因是 Cl－不能有效运出肺等器官的组织细胞。下列理解错误的 是( ) A．从个体水平看，病人的性状已经发生改变 B．从细胞水平看，病人肺组织细胞膜的功能已发生改变 C．从分子水平看，病人的基因的结构没有发生改变 D．此病可以说明基因通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状 答案 C 解析 该病根本原因是 CFTR 基因缺失 3 个碱基，基因结构发生改变。囊性 纤维病发病的直接原因是 CFTR 蛋白发生改变，所以此病可以说明基因是通过控 制蛋白质的结构直接影响了生物体的性状。 2．酪氨酸酶存在于正常人体的皮肤、毛囊等处的细胞中，它能使酪氨酸转变 为黑色素，下列相关叙述正确的是( ) A．人体的神经细胞中含有控制酪氨酸酶合成的基因 B．白化病实例说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 C．酪氨酸是基因表达的产物 D．老年人头发变白是由控制酪氨酸酶合成的基因异常引起的 答案 A 解析 人体所有细胞都是由同一个受精卵发育而来的，都含有该生物全部的 基因，因此人体的神经细胞中含有控制酪氨酸酶合成的基因，A 正确；白化症状 是由编码酪氨酸酶的基因异常引起的，这一实例说明基因通过控制酶的合成来影 响细胞代谢，进而间接控制生物体的性状，B 错误；酪氨酸是一种氨基酸，不是基 因表达的产物，基因表达的产物是蛋白质，C 错误；老年人头发变白的原因是酪氨 酸酶的活性降低，黑色素合成减少，D 错误。 知识点 二 基因的选择性表达与细胞分化 3．人的胰岛 B 细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞 中( ) A．只有胰岛素基因 B．比人受精卵的基因数少 C．既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因，但只存在胰岛素 mRNA D．有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因 答案 C 解析 胰岛 B 细胞由受精卵经分裂分化产生，故胰岛 B 细胞中既有胰岛素基 因也有血红蛋白基因和其他基因，胰岛 B 细胞能产生胰岛素，不产生血红蛋白是 由于基因的选择性表达，故只存在胰岛素 mRNA。 4．下列关于细胞分化的叙述，不正确的是( ) A．细胞分化的本质是基因选择性表达 B．基因选择性表达与基因表达的调控有关 C．生物多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的 D．由于细胞分化，肌细胞中已经不存在血红蛋白基因了 答案 D 解析 肌细胞由受精卵分裂分化而来，分化不会导致基因丢失，只是基因进 行选择性表达，D 错误。 5．有人把分化细胞中表达的基因形象地分为“管家基因”和“奢侈基因”。 “管家基因”在所有细胞中都处于活动状态，是维持细胞基本生命活动所必需的； 而“奢侈基因”只在特定组织细胞中才处于活动状态。下列属于“管家基因”指 导合成的产物是( ) A．ATP 水解酶 B．血红蛋白 C．胰岛素 D．抗体 答案 A 解析 ATP 水解酶基因在所有细胞中都表达，属于管家基因，A 正确；血红 蛋白基因只在红细胞中表达，胰岛素基因在胰岛 B 细胞中特异性表达，抗体在浆 细胞中表达，都属于奢侈基因表达的产物，B、C、D 错误。 知识点 三 表观遗传 6．黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的 F1(Aa)不同个体出现了不同体 色。研究表明，不同体色的小鼠 A 基因的碱基序列相同，但 A 基因上二核苷酸(CpG) 胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响基因 DNA 复制。有关 分析错误的是( ) A．F1 个体体色的差异与 A 基因甲基化程度有关 B．甲基化可能影响 RNA 聚合酶与该基因的结合 C．碱基甲基化不影响碱基互补配对过程 D．甲基化是引起基因结构发生改变的常见方式 答案 D 解析 不同体色小鼠 A 基因碱基序列相同，说明基因结构没有发生改变，但 A 基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化现象出现，所以 F1 个体体色的 差异与 A 基因甲基化程度有关，A 正确，D 错误；RNA 聚合酶与该基因的启动子 结合，启动子部位甲基化，可能会导致 RNA 聚合酶不能与该基因的结合，B 正确； 题干“甲基化不影响基因 DNA 复制”，碱基甲基化不影响碱基互补配对过程，C 正确。 7．研究发现，某些特定的行为和生活经历能够被遗传。如小鼠在闻到以前给 予它们父辈电击而产生恐惧感的气味时，会表现出恐惧。下列与这个实例有关的 是( ) A．小鼠被喂以高脂肪的食物而出现肥胖症 B．双胞胎的遗传信息基本相同，患病的可能性也相似 C．亲代早期的生活经历会在遗传物质上打下烙印，并可传递下去 D．果蝇的亲代用某种药物处理，使 DNA(基因)发生改变，后代果蝇也表现出 与亲代一样的变化 答案 C 解析 根据题干信息“特定的行为和生活经历能够被遗传，且只有当存在一 定的外界刺激时，个体才会具有相应表现”，综上判断此为表观遗传现象。 知识点 四 基因与性状的关系 8．如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是( ) A．过程①、②共同体现了遗传信息的表达功能 B．基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过 控制酶的合成实现的 C．密码子位于 mRNA 上，反密码子位于 tRNA 上 D．蛋白质结构具有多样性的根本原因是 DNA 上的遗传信息千变万化 答案 B 解析 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。 9．下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中能得出的是( ) 基因① 基因② 基因③ 基因④ ↓ ↓ ↓ ↓ 酶① 酶② 酶③ 酶④ ↓ ↓ ↓ ↓ N→乙酸鸟氨酸→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸琥珀酸→精氨酸 A．一种物质的合成只受一个基因的控制 B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢 C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达 D．基因与基因、基因与基因表达产物之间互不干扰 答案 B 解析 由题图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基 因①②③④的控制，A 错误，B 正确；基因具有一定的独立性，基因②不表达时， 基因③④仍可表达，只是无法合成精氨酸，C 错误；基因与基因、基因与基因表达 产物之间存在着复杂的相互作用，D 错误。 二、非选择题 10．图甲表示某动物 b 基因正常转录过程中的局部图解；图乙表示该生物某 个体的体细胞内部分基因和染色体的关系；该生物的黑色素产生需要如图丙所示 的三类基因参与控制，三类基因的控制均表现为完全显性。 请据图回答下列问题： (1)图甲中，若 b2 为 RNA 链，当 b2 中碱基 A 和 U 分别占 24%和 18%时，则 b1 链所在的双链 DNA 分子中，G 所占的比例为________；该过程结束时，终止密 码子位于________(填“b1”或“b2”)链上。 (2)正常情况下，该生物细胞中含有 b 基因最多时为________个，b 基因相互分 离可发生在______________________________________(时期)。 (3)由图乙所示的基因型可以推知，该生物体________(填“能”“不能”或 “不能确定”)合成黑色素。 (4)由图丙可以得出，基因可以通过____________________________从而控制 生物的性状，某一性状也可能受多对基因控制。 答案 (1)29% b2 (2)4 有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅱ后期 (3)不能确定 (4)控制酶的合成来控制代谢过程 解析 (1)当 b2 中碱基 A 和 U 分别占 24%和 18%时，对应 b1 链中 T 和 A 分别 占 24%和 18%，则双链 DNA 分子中 A 占 21%，双链 DNA 分子中 A＋G 占碱基总 数的 1/2，故 G 占 29%。终止密码子位于 mRNA 上，所以在 b2 链上。 (2)该生物细胞中含有 b 基因最多时，为细胞分裂时染色体复制后，共 4 个。b 基因相互分离可发生在姐妹染色单体分离或同源染色体分离时，所以为有丝分裂 后期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅱ后期。 (3)由图丙可知，合成黑色素的条件是个体基因型为 A_bbC_并正常表达，从图 乙中不能确定此生物有无 C 基因，故无法确定此生物是否能合成黑色素。 11．表观遗传是指 DNA 序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变。DNA 甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子上存在富含双核苷酸 “CG”的区域，称为“CG 岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成 5甲基胞嘧 啶，但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种 DNA 甲基化酶(如图 1 所示)，从 头甲基化酶只作用于非甲基化的 DNA，使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于 DNA 的半甲基化位点。使其全甲基化。 (1)由上述材料可知，DNA 甲基化________(填“会”或“不会”)改变基因转 录产物的碱基序列。 (2)由于图 2 中过程①的方式是________________，所以其产物都是________ 甲基化的，因此过程②必须经过________________的催化才能获得与亲代分子相 同的甲基化状态。 (3)研究发现，启动子中“CG 岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结 合，从而抑制________________。 (4)小鼠的 A 基因编码胰岛素生长因子2(IGF2)，a 基因无此功能(A、a 位于常 染色体上)。IGF2 是小鼠正常发育必须的一种蛋白质，缺乏时小鼠个体矮小。在 小鼠胚胎中，来自父本的 A 及其等位基因能够表达，来自母本的则不能表达。检 测发现，这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中则是全甲基化的。 若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则 F1 的表型应为__________。F1 雌雄 个体间随机交配，则 F2 的表型及其比例应为____________________。结合 F1 配子 中 A 及其等位基因启动子的甲基化状态，分析 F2 出现这种比例的原因是 _________________。 (5)5氮杂胞苷(AZA)常用于临床上治疗 DNA 甲基化引起的疾病。推测 AZA 可能的作用机制之一是：AZA 在____________过程中掺入 DNA 分子，导致与 DNA 结合的甲基化酶活性降低，从而降低 DNA 的甲基化程度。另一种可能的机制是： AZA 与“CG 岛”中的________竞争甲基化酶，从而降低 DNA 的甲基化程度。 答案 (1)不会 (2)半保留复制 半 维持甲基化酶 (3)基因的表达 (4)全部正常 正常∶矮小＝1∶1 卵细胞中的 A 及其等位基 因由于启动子甲基化而不表达，精子中的 A 及其等位基因由于启动子非甲基化而 表达，并且含 A 的精子∶含 a 的精子＝1∶1 (5)DNA 复制 胞嘧啶 解析 (1)由材料可知胞嘧啶在发生甲基化后仍能与鸟嘌呤互补配对，由此可 知甲基化不会影响 DNA 转录时 DNA 与 RNA 的碱基互补配对，基因转录产物 RNA 的碱基序列不会发生变化。 (2)①表示 DNA 复制，方式是半保留复制；因为半保留复制中新合成的 DNA 单链正常，则其产物为半甲基化的 DNA；亲代 DNA 为全甲基化，②过程表示半 甲基化转化为全甲基化过程，需要维持甲基化酶催化。 (3)在转录过程中，RNA 聚合酶需要与启动子相结合，催化 RNA 的合成，启 动子中“CG 岛”的甲基化会影响 RNA 聚合酶与启动子结合，从而影响基因的表 达。 (4)由于甲基化的存在，纯合矮小小鼠的基因型为 aa 或被完全甲基化的 AA， 由题干信息，“这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中是全甲基 化的”可知，基因型 AA 不可能表现为矮小，故雌鼠的基因型为 aa，雄鼠的基因 型为 AA，F1 基因型为 Aa，表型正常；子一代雄鼠的精子中含 A 的精子∶含 a 的 精子＝1∶1，且能正常表达，卵细胞中的 A 及其等位基因由于启动子甲基化而不 表达，F1 雌雄个体间随机交配，子二代的表型比例为正常∶矮小＝1∶1。 (5)甲基化发生在碱基上，位于双螺旋结构的内部，最可能是 DNA 复制中， DNA 解旋，AZA 在此过程中掺入 DNA 分子；“CG 岛”中的胞嘧啶与甲基化酶 结合，产生 DNA 甲基化，故 AZA 可能会与胞嘧啶竞争甲基化酶，降低 DNA 甲基 化程度。 易错题型 12．下表表示某人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况： 下列有关说法不正确的是( ) A．甲基因可能是控制血红蛋白合成的基因 B．丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因 C．三种细胞功能不同的根本原因是细胞中的遗传信息不同 D．三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是人体细胞都来源于同 一个受精卵 答案 C 解析 甲基因只在幼嫩红细胞中表达，很可能是控制血红蛋白合成的基因，A 正确；由于幼嫩红细胞、眼晶状体细胞和神经细胞都要进行细胞呼吸，故呼吸酶 合成的基因在三个细胞中都可表达，因此，丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因， B 正确；三种细胞功能不同的根本原因是基因的选择性表达，C 错误；三种细胞都 来自同一个受精卵，故遗传信息相同，D 正确。