人教(2019)生物必修2课时跟踪检测（14） 基因表达与性状的关系（含答案）

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人教(2019)生物必修2课时跟踪检测
（十四）基因表达与性状的关系
1．判断下列叙述的正误，对的打“√”，错的打“×”。
(1)白化病是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状的。(×)
(2)核糖体蛋白基因几乎在所有细胞中表达。(√)
(3)同卵双胞胎具有的微小差异与表观遗传有关。(√)
(4)基因与性状的关系是一一对应的线性关系。(×)
(5)生物性状是由基因型和环境共同控制的。(√)
(6)基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用。(√)
2．下列关于基因、蛋白质和性状之间关系的叙述，错误的是(　　)
A．基因可以控制性状
B．蛋白质的结构可以直接影响性状
C．基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的
D．蛋白质的功能可以控制性状
解析：选D　蛋白质是生物体性状的直接体现者，但蛋白质是通过基因控制合成的，因此基因才是性状的控制者。基因可通过控制蛋白质的结构直接影响性状，也可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。故选D。
3．人类镰状细胞贫血是由编码血红蛋白的基因异常引起的，这说明了(　　)
A．基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
B．基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C．基因与环境相互作用共同调控生物体的性状
D．基因和性状间不是简单的线性关系
解析：选B　人类镰状细胞贫血是由于编码血红蛋白的基因异常不能控制合成正常的血红蛋白，从而使红细胞形态结构异常，因此体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。故选B。
4．细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。下列属于奢侈基因的是(　　)
A．血红蛋白基因　　　　 B．ATP合成酶基因
C．DNA解旋酶基因 D．核糖体蛋白基因
解析：选A　B、C、D项所述基因是所有活细胞中都表达的基因，而A项中血红蛋白基因只有在红细胞中才能表达，因此血红蛋白基因属于奢侈基因。
5．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
解析：选C　环境因素会影响DNA的甲基化，A错误；DNA的甲基化影响基因的转录过程，B错误；表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律，C正确；DNA的甲基化不会导致基因的碱基序列改变，D错误。
6．在甲基转移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化，进而使染色质高度螺旋化，因此失去转录活性。下列相关叙述错误的是(　　)
A．DNA甲基化，会导致基因碱基序列的改变
B．DNA甲基化，会导致mRNA合成受阻
C．DNA甲基化，可能会影响生物的性状
D．DNA甲基化，可能会影响细胞分化
解析：选A　DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基，这不会导致基因碱基序列的改变。故选A。
7．人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症，如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，据图分析错误的是(　　)
A．基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症
B．由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制
C．该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
D．基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病
解析：选C　由题图可知，基因1不正常而缺乏酶1，会导致苯丙氨酸不能合成酪氨酸，则苯丙氨酸只能在细胞中代谢生成苯丙酮酸，导致苯丙酮尿症，A正确；由苯丙氨酸合成黑色素需要酶1、酶2的作用，即需要基因1、基因2的控制，B正确；题图体现了基因通过控制酶的合成来控制生物代谢过程，进而控制生物体的性状，C错误；基因2突变，导致酶2不能合成，从而不能形成黑色素，使人患白化病，D正确。
8．水稻分蘖(茎基部发生分枝)受多个基因控制，水稻MADS基因家族能控制侧芽分化和分蘖过程。重力因素通过影响HSFA2D基因进而影响LAZY1基因的表达，最终调控分蘖的方向。相关说法错误的是(　　)
A．水稻分蘖过程受到多个基因的共同调控
B．每个基因可以独立控制生物的某个性状
C．MADS基因可以控制水稻分蘖等多个性状
D．LAZY1基因的表达受环境和其他基因影响
解析：选B　根据题干信息“水稻分蘖(茎基部发生分枝)受多个基因控制”可知，水稻分蘖过程受到多个基因的共同调控，A正确；基因不都能独立控制生物的性状，且基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系，B错误；根据题干信息“水稻MADS基因家族能控制侧芽分化和分蘖过程”可知，MADS基因可以控制水稻分蘖等多个性状，C正确；根据题干信息“重力因素通过影响HSFA2D基因进而影响LAZY1基因的表达，最终调控分蘖的方向”可知，LAZY1基因的表达受环境和其他基因影响，D正确。
9．科学家曾做过这样的实验：野生长翅果蝇幼虫在25 ℃条件下培养皆为长翅，在35 ℃条件下处理6～24 h后培养得到残翅(已知野生果蝇皆为长翅)。如何解释这一现象呢？请你对出现残翅果蝇的原因提出你的假设，并进一步设计实验验证你的假设。
(1)假设：___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)基因对性状的控制有两种情况：甲基因通过控制____________来控制代谢过程，进而控制生物的性状；乙基因通过控制______________直接控制生物的性状。以上假设中与性状有关的基因属于________(填“甲”或“乙”)基因。
(3)你认为基因、环境、性状三者的相互关系是怎样的？___________________________
__________________________________________________________________________。
解析：(1)由题干信息“野生长翅果蝇幼虫在25 ℃条件下培养皆为长翅，在35 ℃条件下处理6～24 h后培养得到残翅(已知野生果蝇皆为长翅)”，可推测在35 ℃条件下处理的果蝇幼虫，可能因温度高，改变了果蝇幼虫体内酶的活性，影响了果蝇的代谢，进而使果蝇由长翅转变为残翅，据此对出现残翅果蝇提出的假设是温度升高，酶的活性改变，通过影响代谢进而影响性状。(2)基因对性状的控制有两种情况：甲基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状；乙基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状；以上假设中与性状有关的基因属于甲基因。(3)基因和性状并不都是一一对应的关系，基因与基因、基因与基因产物、基因和环境之间存在着复杂的相互作用，基因、环境、性状三者的相互关系是生物体的性状不完全由基因决定，环境对性状也有重要影响(或生物的性状是基因与环境相互作用的结果)。
答案：(1)温度升高，酶的活性改变，通过影响代谢进而影响性状　(2)酶的合成　蛋白质的结构　甲　(3)生物体的性状不完全由基因决定，环境对性状也有重要影响(或生物的性状是基因与环境相互作用的结果)
10．周期性共济失调是一种由常染色体上的基因(用A或a表示)控制的遗传病，致病基因导致细胞膜上正常钙离子通道蛋白结构异常，从而使正常钙离子通道的数量不足，造成细胞功能异常。该致病基因纯合会导致胚胎致死。患者发病的分子机理如图所示。请回答下列问题：
(1)图中①表示的生理过程是____________。如果细胞的____________(填结构)被破坏，会直接影响图中结构C的形成。
(2)图中所揭示的基因控制性状的方式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)一个患周期性共济失调的女性与正常男性结婚生了一个既患该病又患红绿色盲的孩子(色盲基因用b代表)。这对夫妇中，妻子的基因型是______，这对夫妇再生一个只患一种病的孩子的概率是______________。
解析：(1)图中①过程表示以基因的一条链为模板合成物质B(mRNA)的转录过程。结构C为核糖体，而核仁与核糖体的形成有关，因此如果细胞的核仁被破坏，会直接影响结构C的形成。(2)图中的基因所编码的通道蛋白属于结构蛋白，因此图中所揭示的基因控制性状的方式是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(3)周期性共济失调是一种由常染色体上的基因控制的遗传病，该致病基因纯合会导致胚胎致死，据此可推知该病的遗传方式为常染色体显性遗传。红绿色盲属于伴X染色体隐性遗传病。一个患周期性共济失调的女性与正常男性结婚生了一个既患该病又患红绿色盲的孩子，说明在该对夫妇中，妻子的基因型为AaXBXb，丈夫的基因型为aaXBY，两者所生孩子患周期性共济失调的概率为1/2，患色盲的概率为1/4，因此这对夫妇再生一个只患一种病的孩子的概率是1/2×3/4＋1/2×1/4＝1/2。
答案：(1)转录　核仁　(2)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状　(3)AaXBXb　1/2
11．研究表明myoD基因在黄颡鱼雌雄成体的心、脑、肌肉等不同组织中均有表达，在肌肉组织中表达量最高。下列分析正确的是(　　)
A．myoD基因在肌肉组织中表达量最高，说明肌肉细胞的分化程度最高
B．心、脑、肌肉细胞中DNA和RNA相同，但蛋白质种类不一定相同
C．myoD基因在雌雄黄颡鱼肌肉中表达量不同，可能导致雌雄个体出现生长差异
D．通过检测组织细胞的myoD基因和呼吸酶基因是否表达，可确定细胞是否分化
解析：选C　myoD基因在肌肉组织中表达量最高，说明此基因与肌肉发育有关，不能说明肌肉细胞的分化程度最高；心、脑、肌肉细胞中DNA相同，但由于基因的选择性表达，RNA和蛋白质种类不一定相同；呼吸酶基因在所有细胞中均可以表达，因此无法确定细胞是否分化。
12．ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶。下表是科学家以番茄ACC合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。下列分析正确的是(　　)
果实成熟的不同阶段 叶片 雌蕊 雄蕊 根
绿果 变红 桃红 橙红 亮红 红透
－ ＋ ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋ － － ＋ －
注：“－”表示该基因不表达，“＋”表示该基因表达，“＋”的数目越多表示表达水平越高。
A．该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段无差异
B．橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多
C．绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞的基因选择性表达
D．果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者
解析：选B　根据表中信息可知，该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段具有显著差异，A错误；绿果、雌蕊、叶片和根中含有该基因，只是未表达，C错误；该基因的表达水平高低不能用于果实与叶片分化程度高低的比较，D错误。
13．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′甲基胞嘧啶后，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是小鼠正常发育必需的一种蛋白质，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。
解析：(1)DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一，而表观遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变，所以DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。(2)图2中过程①的模板链都含甲基，而复制后都只含一个甲基，说明过程①的方式是半保留复制，所以其产物都是半甲基化的，因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。(3)与基因启动子结合，催化基因进行转录的是RNA聚合酶。启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质(RNA聚合酶)与启动子的结合，不能合成mRNA，从而抑制基因的转录(或基因的表达)。(4)由于在小鼠胚胎中，来自父本的A及其等位基因能够表达，所以纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则F1的表型应为全部正常。由于卵细胞中的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，所以F1雌雄个体间随机交配，则F2的表型及其比例应为正常∶矮小＝1∶1。(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DNA复制过程中掺入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，所以AZA与“CG岛”中的胞嘧啶竞争甲基化酶，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(或基因的转录)　(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