2.3基因的选择性表达及表观遗传现象——2022-2023学年高一生物学北师大版（2019）必修二同步课时训练（有解析）

2.3基因的选择性表达及表观遗传现象
——2022-2023学年高一生物学北师大版（2019）必修二
同步课时训练
【基础练习】
1.生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作( )
A.表观遗传 B.伴性遗传 C.常染色体遗传 D.随机遗传
2.下列有关表观遗传的叙述，错误的是( )
A.表型发生变化 B.基因表达发生变化
C.可以遗传给下一代 D.基因的碱基序列发生变化
3.蒜黄和韭黄是在缺乏光照的环境下培育的蔬菜，对形成这种现象的最好解释是( )
A.环境因素限制了有关基因的表达 B.两种均为基因碱基序列的改变
C.叶子中缺乏形成叶绿素的基因 D.黑暗中植物不进行光合作用
4.暹罗猫刚出生时全身的毛为白色，而肢体的末端部分在独立活动以后，通常转为黑色。这一现象说明( )
A.肢体末端的基因发生突变
B.毛色由基因型与环境共同决定
C.基因组成随环境发生变化
D.末端部分的毛色只由温度决定
5.金鱼藻纯合红花(RR)与白花(rr)杂交，杂合子在强光低温下开红花，而在遮阴高温下开白花，这一事实说明了( )
A.基因型相间，表现型一定相同 B.表现型相同，基因型一定相同
C.基因型不同，表现型一定不同 D.表现型与环境有关
6.关于表观遗传的理解，下列说法正确的是( )
A.DNA的甲基化与环境因素无关 B.DNA的甲基化影响基因的翻译过程
C.表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律 D.DNA的甲基化导致基因的碱基序列改变
【能力提升】
7.DNA甲基化是在相关酶的作用下将甲基选择性地添加到DNA上的过程，能够在不改变DNA序列的前提下，改变生物的遗传表现，是化学修饰的一种形式。DNA甲基化与很多疾病的发生有关，下列说法正确的是( )
A.若胞嘧啶经过甲基化和脱去氨基后成为胸腺嘧啶，则DNA的稳定性增大
B.一旦发生DNA甲基化，生物的性状就会改变
C.DNA甲基化会改变DNA中碱基的数量
D.若甲基化发生在原癌基因中，细胞周期可能会受到影响
8.真核生物中DNA的甲基化修饰普遍存在。以下关于DNA甲基化的描述错误的是( )
A.DNA的甲基化修饰不能遗传给后代，后代不会出现同样的表型
B.DNA的甲基化可在不改变基因碱基序列的前提下实现对基因表达的调控
C.除了 DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达
D.外界因素会影响DNA的甲基化水平，如吸烟会使人体细胞内DNA的甲基化水平升高
9.DNA甲基化是指DNA中的某些碱基被添加甲基基团，此种变化可影响基因的表达，对细胞分化具有调控作用。基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，如图所示。研究发现，多种类型的癌细胞中发生了抑癌基因的过量甲基化。下列叙述错误的是( )
A.细胞的内外环境因素均可引起DNA的甲基化
B.甲基化的启动子区更易暴露转录模板链的碱基序列
C.抑癌基因过量甲基化后会导致细胞不正常增殖
D.某些DNA甲基化抑制剂可作为抗癌药物研发的候选对象
10.柳穿鱼是一种园林花卉,其花的形态结构和Lcyc基因的表达直接相关。A、B两株柳穿鱼体内Lcyc基因的碱基序列完全相同,只是植株A的Lcyc基因在开花时表达,植株B的Lcyc基因被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接了甲基),开花时不表达,从而导致A、B植株的花明显不同,将A、B植株作亲本进行杂交,F1的花与植株A相同,F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A相同,少部分植株的花与植株B相同,科学家将这种特殊的遗传方式称作表观遗传。据此判断,下列有关说法错误的是( )
A.上述柳穿鱼的杂交情况说明植株B的Lcyc基因发生了隐性突变
B.细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会导致生物的性状发生差异
C.表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变
D.基因组成完全相同的同卵双胞胎具有的微小差异可能与表观遗传有关
（多选题）11.表观遗传是指生物体基因的碱基序列不变,而基因表达与表现型发生可遗传变异的现象。其原因之一是碱基甲基化影响基因表达。下列叙述正确的是( )
A.若DNA分子中C甲基化且占30%,则单链中A占比不超过40%
B.由于碱基甲基化而引起的变异属于基因突变
C.碱基甲基化可能会影响RNA聚合酶的识别
D.碱基甲基化不会改变基因储存的遗传信息
（多选题）12.DNA甲基化发生于DNA的CG序列密集区。发生甲基化后，这段DNA就可以和甲基化DNA结合蛋白相结合，结合后DNA链发生高度紧密排列，其他转录因子、RNA合成酶都无法再结合。下列相关说法正确的是( )
A.DNA甲基化的修饰不可以遗传给后代
B.基因高度甲基化可导致基因不表达
C.DNA甲基化过程可能需要酶的催化作用
D.基因碱基序列的甲基化程度越高，基因的表达受到的抑制可能越明显
（多选题）13.研究表明某小鼠的毛色受一对等位基因（A、a）控制，当A基因的部分碱基被某些化学基团（如-CH3）修饰后，其表达受到抑制（如下图）。下列叙述正确的是( )
A.该修饰可能会遗传给子代
B.该修饰会导致基因碱基序列的改变
C.该修饰可能会影响RNA聚合酶与基因的结合
D.该修饰不会对生物的表型产生影响
（多选题）14.研究者诱导体外培养的骨髓间质干细胞向肝细胞分化，检测诱导培养过程中转录因子（Oct4）基因和白蛋白（Alb）基因的表达水平，以及Oct4基因启动子甲基化（DNA在相关酶的作用下，将甲基转移到特定的碱基上）水平，结果如图1、2。下列相关叙述正确的是( )
A.骨髓间质干细胞在有丝分裂基础上分化成肝细胞
B.在分化形成肝细胞的过程中Alb基因表达量升高
C.Oct4基因启动子的甲基化水平与其表达量呈负相关
D.结果表明Oct4基因表达产物可促进Alb基因的转录
15.DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因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(如图1所示)。细胞中存在两种DNA甲基化酶。
(1)DNA甲基化________(填“会”或“不会”)改变基因转录产物的碱基序列。
(2)为测定某生物体中特定基因是否发生了如图1所示的甲基化，进行甲基化特异性的PCR实验(MSP)如图2过程。原理：用亚硫酸盐处理DNA后，基因组DNA发生的由甲基化状态决定的序列改变(未甲基化的胞嘧啶变成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶不变)。随后进行引物特异性的PCR。该方法引物设计是关键。MSP中设计两对引物，即一对结合处理后的甲基化DNA链(引物对M)，另一对结合处理后的非甲基化DNA链(引物对U)。
①请根据图1中a链序列设计与其互补的引物M的碱基序列________，引物U的碱基序列________。(只写出a链左侧前三个碱基对应序列即可)②若用DNA琼脂糖凝胶电泳检测MSP扩增产物，如图3所示，说明：________。
(3)研究发现，这种甲基化会抑制基因的转录。下列与之相关的叙述中，正确的是________。
A.在一条单链上相邻的C和G之间通过氢键连接
B.胞嘧啶甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合
C.胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变
D.基因的表达水平与基因的甲基化程度无关
答案以及解析
1.答案：A
解析：表观遗传指在基因的碱基序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化，DNA甲基化修饰遗传给后代，使后代出现同样的表型是表观遗传较常见的例子，故生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传，A正确，BCD错误。
故选A。
2.答案：D
解析：A、表观遗传的基因型未发生变化而表型却发生了改变，A正确；
BC、表观遗传的基因的表达会发生可遗传的改变，能遗传给下一代，BC正确；
D、表观遗传中DNA序列不发生变化，但发生DNA的甲基化等，导致基因的表达和表型发生了可遗传的改变，D错误。
故选D。
3.答案：A
解析：蒜黄与韭黄的形成是由于缺乏光照，叶绿素不能合成，不是遗传物质发生改变引起的。
4.答案：B
解析：暹罗猫刚出生时全身的毛为白色，而肢体的末端部分在独立活动以后，通常转为黑色，即肢体的末端部分的黑色是由环境引起的，说明暹罗猫的毛色是由基因型与环境共同决定的，B符合题意。刚出生时全身的毛为白色，而肢体的末端部分在独立活动以后，通常转为黑色，即肢体的末端部分的黑色是由环境引起的，说明暹罗猫的毛色是由基因型与环境共同决定的，B符合题意。
5.答案：D
解析：金鱼藻的纯合红花植株与白花植株杂交得F1(基因型均相同)，同一基因型的个体在强光、低温条件下开红花，在遮阴、高温条件下则开白花，说明环境可以影响生物的表现型，即生物的表现型是基因型和环境共同作用的结果。综上所述，D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
6.答案：C
解析：环境因素会影响DNA的甲基化，A项错误；DNA的甲基化影响基因的转录过程，B项错误；表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律，C项正确；DNA的甲基化不会导致基因的碱基序列改变，D项错误。
7.答案：D
解析：原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，若DNA甲基化发生在原癌基因中，则可能导致细胞的生长和分裂失控，细胞周期改变，D正确。DNA的稳定性与氢键有关，DNA结构中两条链间的G和C之间由三个氢键相连，A和T之间由两个氢键相连，若C变为T，则氢键减少，DNA的稳定性减小，A错误；若DNA甲基化没有发生在基因中，则可能不会影响生物的性状，B错误；题干信息显示，DNA甲基化不改变DNA的序列，故DNA中碱基的数量也不发生改变，C错误。
8.答案：A
解析：DNA的甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，A错误；DNA的甲基化不会改变基因的碱基序列， B正确；除了 DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙 酰化等修饰也会影响基因的表达，C正确；外界因素会影响DNA 的甲基化水平，D正确。
9.答案：B
解析：DNA甲基化是指DNA中的某些碱基被添加甲基基团，细胞的内外环境因素均可引起DNA的甲基化，A正确；因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，使转录模板链的碱基序列不易暴露，B错误；抑癌基因过量甲基化后可影响抑癌基因的表达，易导致细胞不正常增殖，C正确；研究发现，多种类型的癌细胞中发生了抑癌基因的过量甲基化，故某些DNA甲基化抑制剂可作为抗癌药物研发的候选对象，D正确。
10.答案：A
解析：因为A,B两株柳穿鱼体内Lcyc基因的碱基序列完全相同,只存在能否表达的差异,说明没有发生基因突变,A项错误;从A、B植株作亲本进行杂交的F1,和F2情况分析,植株B的Lcyc基因碱基与植株A相同,仅因被高度甲基化后不能表达,基因不表达会使其花的性状与植株A的出现明显差异,并且这种差异在F2中重新出现,说明细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会导致生物的性状发生改变并遗传下去,与常规的遗传方式不同,也说明基因组成相同的同卵双胞胎具有的微小差异可能与不同个体中基因能否表达直接相关,与表观遗传有一定关系,B、C、D项正确。
11.答案：ACD
解析：A、若DNA分子中C甲基化，比例为30%，双链DNA中A=T,C=G，则一条链中A的最大比例不超过40%，A正确；
B、表观遗传是指生物体基因的碱基序列不变，而基因表达与表现型发生可遗传变化的现象，碱基甲基化影响基因表达属于表观遗传原因之一，该过程不属于基因突变，B错误;
C、基因表达时，需要RNA聚合酶识别DNA序列并启动转录，碱基甲基化可能会影响RNA聚合酶的识别，C正确;
D、遗传信息储存在基因的碱基序列中，碱基甲基化设没有改变碱基序列，D正确。
故选ACD。
12.答案：BCD
解析：由题意可知，DNA甲基化发生于DNA的CG序列密集区，虽然碱基序列没有变化，但部分碱基发生了修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响，这种DNA甲基化的修饰可以遗传，使后代出现同样的表型，A错误；由题意可知，基因发生甲基化后，其他转录因子、RNA合成酶都无法再结合，可导致基因不表达，影响转录，并且基因碱基序列的甲基化程度越高，基因的表达受到的抑制可能越明显，B、D正确；生物体内的生化反应绝大多数都需要酶的催化，可推测DNA甲基化过程可能需要酶的催化作用，C正确。
13.答案：AC
解析：解析基因的甲基化修饰属于表观遗传，表观遗传的修饰可能会遗传给后代，故选项A正确；由图可知，碱基C甲基化修饰之后仍然是碱基C，基因的部分碱基发生甲基化修饰后，不影响基因碱基序列，故选项B错误； RNA聚合酶与基因的启动子结合，若启动子部位的碱基甲基化可能会导致RNA聚合酶不能与该基因的结合，故选项C正确；生物的性状受基因和环境等多种因素影响，因此基因的甲基化修饰会对生物的表型产生影响，故选项D错误。故本题选择AC选项。
14.答案：ABD
解析：
15.答案：(1)不会
(2)①TGC；TAC；②样本1部分甲基化，样本2全部甲基化
(3)B
解析：（1）根据题图1中信息可知，DNA甲基化没有改变DNA的碱基序列；
（2）①分析题意可知，经亚硫酸盐处理后，甲基化的胞嘧啶不变，则维持原先的ACG序列，故引物M设计为TGC；未甲基化的胞嘧啶变成尿嘧啶，则序列变为AUG，故引物U设计为TAC；②据图3可知，样本1中引物U能进行扩增，故样本1仅部分发生甲基化，样本2中无样本U扩增产物，说明样本2全部发生甲基化；
（3）A、在单链上相邻的C和G之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接，A错误；B、甲基化会抑制基因的转录说明甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合，B正确；C、胞嘧啶甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列，故也不会使表达的蛋白质结构改变，C错误；D、甲基化会抑制基因转录，甲基化程度越高，基因的表达水平越低，D错误；故选B。
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