人教生物(2019版)必修2教学案：4-2 基因表达与性状的关系（含解析）

人教生物(2019版)必修2教学案
4-2 基因表达与性状的关系
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状。 2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。 3.概述生物体的表观遗传现象。 1.基因控制生物体性状的途径：①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；②基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 2.细胞分化的本质是基因的选择性表达。 3.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。 4.基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状。
【主干知识梳理】
一、基因表达产物与性状的关系
1．基因对生物性状的间接控制
(1)实质：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。
(2)举例：
皱粒豌豆的形成 人的白化病的形成
↓ ↓ 淀粉合成受阻，含量降低 ↓ ↓ 不能合成酪氨酸酶 ↓ 酪氨酸不能转变为黑色素 ↓ 表现出白化症状
2．基因对生物性状的直接控制
(1)实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)实例：囊性纤维化的形成
↓　　　　
↓　　　　
↓　　　　
导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部
大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损
二、基因的选择性表达与细胞分化
1．生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。
2．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
3．表达的基因的类型
(1)在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
(2)只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
4．基因选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。
三、表观遗传
1．概念：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。
2．实例：柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。
3．基因与性状的关系
在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
(1)一个性状可以受到多个基因的影响。
(2)一个基因也可以影响多个性状。
(3)生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。
【教材微点发掘】
1．结合教材第71页图49分析：豌豆表现为皱粒的直接原因是淀粉合成受阻，含量降低，根本原因是编码淀粉分支酶的基因结构改变，控制淀粉合成的淀粉分支酶异常。
2．科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示(教材第72页“思考·讨论”)。回答有关问题：
检测的3种细胞 卵清蛋白 基因、珠蛋 白基因、胰 岛素基因 卵清蛋白 mRNA 珠蛋白 mRNA 胰岛素mRNA
输卵管 细胞 ＋＋＋ ＋ － －
红细胞 ＋＋＋ － ＋ －
胰岛细胞 ＋＋＋ － － ＋
注：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。
(1)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因的原因是三种细胞都是由受精卵经有丝分裂和细胞分化形成的。
(2)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中都只检测到一种mRNA的原因是基因的选择性表达。
(3)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中含有的mRNA和蛋白质不完全相同(填“相同”“不同”或“不完全相同”)。
3．男性吸烟会把某些不良性状遗传给后代的原因是吸烟会使精子中DNA的甲基化水平明显升高，精子活力下降。
教材问题提示
(一)思考·讨论1(教材第72页)
1．3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。因此，这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。
2．这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。
(二)思考·讨论2(教材第73页)
1．略。
2．F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1中，F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。
3．略。
(三)批判性思维(教材第74页)
此问题旨在引导学生客观全面地评价基因决定生物体的性状的观点，性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境)相互作用的结果，并且环境能够通过对基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。
(四)思维训练(教材第75页)
果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。有些同学可能会在表观遗传方面思考，教师应提醒学生表观遗传是能够遗传的，而此段文字中表述的现象并未发生遗传。
新知探究(一)　基因表达产物与性状的关系
【探究·深化】
[问题驱动]　
牵牛花的颜色主要是由花青素决定的。如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：
(1)图中反映了基因控制生物体性状的哪种途径？另一条途径是什么？
提示：图中反映了基因对性状的间接控制，即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。另一条途径是直接控制，即基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)牵牛花的颜色只受一对基因控制吗？
提示：不是。牵牛花的颜色主要由花青素决定，而花青素的合成是由多对基因共同控制的。
(3)牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明了什么？
提示：说明环境因素也会影响生物体的性状。
(4)牵牛花的叶肉细胞是否也含有基因①②③？也能全部表达吗？
提示：牵牛花的叶肉细胞也含有基因①②③，但不能全部表达。
[重难点拨]　
一、基因对性状控制的两种途径
二、基因与性状的关系
1．基因与性状的关系
2．基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因和环境共同作用的结果。
3．基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
【典题·例析】
[典例1]　下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(　　)
A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B．图中①过程需要RNA聚合酶的催化，②过程不需要tRNA的协助
C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D．过程①②③表明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
[解析]　人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，基因1和基因2可出现在同一细胞中，A错误；图中①过程为转录，需要RNA聚合酶的催化，②过程为翻译，需要tRNA的协助，B错误；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因结构的不同，C错误。故选D。
[答案]　D
[典例2]　下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出(　　)
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．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸
[解析]　由示意图可知，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；基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物体的性状；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；若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。故选B。
[答案]　B
方法规律—————————————————————————————————
基因控制生物性状的途径的判断
(1)若生物性状直接由蛋白质体现，则应为基因控制蛋白质的结构直接控制生物性状。
(2)若体现生物性状所涉及的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对其的控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状”这一间接途径实现的。
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【应用·体验】
1．研究表明，遗传引起近视的因素占40%，不良用眼习惯因素占60%。遗传性高度近视受染色体上一对基因(A、a)控制，如果父母都是遗传性高度近视，子代100%高度近视；如果父母视力正常但都携带高度近视的基因，子代患高度近视的概率约为1/4，且男女患病概率相同。下列分析不合理的是(　　)
A．遗传性高度近视的两人的基因型不一定相同
B．遗传性高度近视受常染色体上隐性基因控制
C．高度近视的表现是基因和环境共同作用的结果
D．高度近视基因控制近视是通过控制蛋白质合成实现的
解析：答案：A　如果父母视力正常但都携带高度近视的基因，子代患高度近视的概率约为1/4。说明视力正常对遗传性高度近视为显性，男女患病概率相同，故遗传性高度近视基因位于常染色体上，遗传性高度近视人的基因型一定是aa，A不合理，B合理；遗传引起近视的因素占40%，不良用眼习惯因素占60%，说明高度近视的表现是基因和环境共同作用的结果，C合理；基因通过控制蛋白质合成控制生物性状，所以高度近视基因控制近视是通过控制蛋白质合成实现的，D合理。
2．如图表示基因的作用与性状的表现之间的关系，下列相关叙述正确的是(　　)
A．①过程与DNA复制的共同点是都以DNA的一条链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行
B．③过程直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP
C．人的囊性纤维化症和苯丙酮尿症都是基因通过控制蛋白质结构直接影响表现性状的
D．HIV、大肠杆菌及T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程
解析：答案：B　①过程是转录，是以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下进行的；DNA复制以DNA双链为模板，需要DNA聚合酶和解旋酶的参与，A错误。苯丙酮尿症是患者体内某种酶的合成受阻导致的，是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的，C错误。T2噬菌体的宿主细胞是大肠杆菌细胞，不能侵染人体细胞，D错误。
新知探究(二)　基因的选择性表达与细胞分化
【探究·深化】
[问题驱动]　
(1)如图表示同一个体的5种细胞中5种基因的表达情况，根据细胞的结构和功能可以判断，5种细胞中除RNA聚合酶基因均需表达外，还可能有哪些基因均需要表达？
提示：ATP合成酶基因、呼吸酶基因、解旋酶基因和核糖体蛋白基因等。
(2)同一个体不同的体细胞由于分化形成了不同的形态、结构，不同细胞形态、结构不同的根本原因和直接原因分别是什么？
提示：不同细胞形态、结构不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是合成了特定的蛋白质。
(3)细胞中的基因能否表达，受到精确的调控。基因表达的调控，可能发生在基因表达的哪些环节？
提示：转录和翻译。
[重难点拨]　
(一)细胞分化
1．细胞分化的标志
①分子水平：基因选择性表达，合成了某种细胞特有的蛋白质，如卵清蛋白、胰岛素。
②细胞水平：形成不同种类的细胞。
(2)分化细胞表达的基因：所有管家基因和部分奢侈基因。
(3)细胞分化的“变”与“不变”
①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。
②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。
(二)表观遗传
(1)表观遗传的原因：DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
(2)表观遗传的特点
①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。
②不变性：基因的碱基序列保持不变。
③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可以发生去甲基化。
(3)理解表观遗传注意三个问题
①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
②表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。
③表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。
【典题·例析】
[典例1]　分别用β 珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针，与鸡的红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见表。下列叙述错误的是(　　)
探针 β珠蛋白基因 卵清蛋白基因 丙酮酸 激酶基因
红细胞 ＋ － ＋
输卵管细胞 － ＋ ＋
胰岛细胞 － － ＋
　注：“＋”表示阳性，“－”表示阴性。
A．在红细胞中，β珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态
B．输卵管细胞的基因组DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β珠蛋白基因
C．丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要
D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
[解析]　根据题意和表中内容分析可知，β珠蛋白基因在红细胞中表达，卵清蛋白基因在输卵管细胞中表达，丙酮酸激酶基因在三种细胞中都能表达，说明在红细胞中β珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态，A正确。由于鸡的体细胞是由一个受精卵分裂、分化而来的，体细胞中的遗传物质相同，因此，输卵管细胞的基因组DNA中既有卵清蛋白基因，又有β珠蛋白基因，但β珠蛋白基因在输卵管细胞中因关闭而无法表达，B错误。由于丙酮酸激酶基因控制丙酮酸激酶的合成，与细胞呼吸有关，所以该基因的表达产物能够保障鸡的正常细胞呼吸，对维持鸡的基本生命活动中能量的供应起重要作用，C正确。同一生物体不同的体细胞中基因组成相同，功能不同是细胞中基因选择性表达的结果，D正确。
[答案]　B
[典例2]　研究证实，被良好照顾的大鼠幼崽通过下列途径，使脑内激素皮质醇的受体表达量升高。据下图分析，下列说法错误的是(　　)
A．大鼠的情绪受多个基因的共同调控
B．皮质醇受体的高表达与表观遗传有关
C．据图可知DNA乙酰化与甲基化呈正相关
D．HAT能够与皮质醇受体基因结合并不改变其碱基序列
[解析]　由题意可知，大鼠的情绪受多个基因的共同调控，如神经递质血清素基因、皮质醇受体基因等，A正确；皮质醇受体的高表达与DNA甲基化被移除有关，与表观遗传有关，B正确；由题图可知，DNA乙酰化导致DNA甲基化被移除，故二者不是呈正相关，C错误；HAT能够与皮质醇受体基因结合会影响该基因的表观修饰但并不改变其碱基序列，D正确。
[答案]　C
易错提醒—————————————————————————————————
表观遗传与表型模拟辨析
(1)相同点：表观遗传与表型模拟都是由环境改变引起的性状改变，遗传物质都没有改变。
(2)不同点：表观遗传是可以遗传的，表型模拟引起的性状改变是不可以遗传的。
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【应用·体验】
1．下列属于表观遗传现象的是(　　)
A．基因突变使小麦获得抗病能力
B．染色体片段位置颠倒使果蝇形成卷翅
C．碱基对替换导致人患镰状细胞贫血症
D．柳穿鱼Lcyc基因高度甲基化影响其表达
解析：答案：D　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、B、C项的碱基序列发生了变化，不属于表观遗传；柳穿鱼Lcyc基因高度甲基化影响其表达，碱基序列没有变化，基因表达发生变化，属于表观遗传，D正确。
2．研究表明，吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。男性吸烟者的精子活力下降，精子中的DNA甲基化水平明显升高。下列叙述错误的是(　　)
A．吸烟男性细胞内的基因序列即使保持不变，但基因表达也会受到抑制，影响性状
B．吸烟者后代也可以出现上述变化，该现象属于表观遗传
C．吸烟导致相关基因碱基对的种类和数目改变引起的肺癌也属于表观遗传现象
D．DNA甲基化以及组蛋白变化都会影响基因选择性表达
解析：答案：C　相关基因碱基对的种类和数目改变导致DNA序列改变，不属于表观遗传，C错误。
科学视野——细胞质基因控制的性状
科学家用电子显微镜观察衣藻、玉米等植物叶绿体的超薄切片，发现在叶绿体的基质中有长度为20.5 nm左右的细纤维存在。用DNA酶处理，这种细纤维就消失。由此证明，这种细纤维就是叶绿体DNA。后来，科学家用生物化学的方法，证明了细胞的线粒体中也含有DNA。线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。为了与细胞核的基因相区别，将线粒体和叶绿体中的基因称作细胞质基因。,对人的线粒体DNA的研究表明，线粒体DNA的缺陷与数十种人类遗传病有关。这些疾病很多是与脑部和肌肉有关的。例如，线粒体肌病和神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。这些遗传病都只能通过母亲遗传给后代。
【素养评价】
1．下列关于线粒体DNA所控制的遗传过程的描述，错误的是(　　)
A．线粒体DNA所控制的性状不遵循孟德尔分离定律
B．线粒体DNA是由卵细胞传递给子代的
C．线粒体DNA所控制的性状不能遗传给儿子
D．线粒体DNA在细胞分裂时随机地分配到子细胞中
解析：答案：C　线粒体DNA所控制的性状不遵循孟德尔分离定律，A正确；线粒体DNA是由卵细胞传递给子代的，B正确；线粒体DNA所控制的性状能遗传给儿子，C错误；线粒体DNA在细胞分裂时随机地分配到子细胞中，D正确。
2．杨柳枝条颜色可呈现两种不同的相对性状，有的呈花斑绿色(一块白，一块绿)，有的呈全绿色。现以一株花斑绿色的杨柳作为母本，与一株全绿色杨柳杂交，杂交后代(F1)全部呈花斑绿色，下列说法肯定错误的是(　　)
A．母本可能为显性纯合个体
B．该性状可能由细胞质基因控制
C．该性状不可能为多对基因控制
D．F2中性状分离比有多种可能
解析：答案：C　子代与母本相同，说明母本可能是显性纯合子；该性状可能由细胞质基质控制，A、B正确；该性状可能由多对等位基因控制，C错误；由于不能确定该性状是由几对基因控制的，因此F2性状分离比有多种可能，D正确。
3．光敏色素在植物个体发育的过程中能促进种子的萌发、调节幼苗的生长和叶绿体的发育等。如图为光敏色素调节相关蛋白质合成的过程，请分析回答有关问题：
(1)图中活性调节蛋白的作用是____________________________________。若cab基因发生突变，则可能会影响光合作用的____________阶段。
(2)需要氨基酸作为原料的过程是图中__________(填序号)。该过程的开始和终止分别与mRNA上的________________________________有关。
(3)由图可知，遗传信息的转录过程发生在______________，叶绿体的发育受________________________中的遗传物质控制。
(4)叶绿体中植物吸收红光的色素主要是______________________________。叶绿体中的DNA复制需要DNA聚合酶的催化，若要探究该酶的合成是受细胞核基因还是细胞质基因编码，请你写出实验设计思路：_____________________________________________________。
解析：(1)由图可知，图中活性调节蛋白进入细胞核后促进rbcS基因和cab基因的转录。cab基因控制合成的蛋白质是类囊体薄膜的组成成分，而类囊体是光反应的场所，因此cab基因发生突变不能表达，则直接影响光合作用的光反应阶段。(2)需要氨基酸作为原料的是翻译过程，即图中②④过程。翻译过程的开始和终止分别与mRNA上的起始密码子和终止密码子有关。(3)由图可知，遗传信息的转录过程发生在细胞核和叶绿体中；叶绿体的发育受细胞核和细胞质(或细胞核和叶绿体)中的遗传物质共同控制。(4)叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。叶绿体中的DNA复制需要DNA聚合酶的催化，若要探究该酶的合成是受细胞核基因还是细胞质基因编码，可用药物抑制核基因的表达，再检测叶绿体中是否有DNA聚合酶的合成。
答案：(1)促进rbcS基因和cab基因的转录　光反应
(2)②④　起始密码子和终止密码子　(3)细胞核、叶绿体　细胞核和细胞质　(4)叶绿素(或叶绿素a和叶绿素b)　用药物抑制核基因的表达，检测叶绿体中是否有DNA聚合酶的合成
[课时跟踪检测]
[理解·巩固·落实]
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：答案：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：答案：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：答案：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：答案：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：答案：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：答案：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：答案：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
[迁移·应用·发展]
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：答案：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：答案：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
阶段验收评价(三)　第3、4章　基因的本质　基因的表达
(时间：60分钟　满分：100分)
一、选择题(共16小题，每小题3分，共48分)
1．下列关于基因、DNA和染色体的叙述，正确的是(　　)
A．细胞中所有的DNA片段都可称之为基因
B．真核细胞中所有的基因都位于染色体上
C．所有的非等位基因都位于非同源染色体上
D．等位基因一般位于同源染色体的相同位置上
解析：答案：D　基因通常是具有遗传效应的DNA片段，A错误；真核细胞中大多数的基因都位于染色体上，少数的基因位于线粒体、叶绿体中，B错误；同源染色体上也具有非等位基因，C错误；等位基因一般位于同源染色体的相同位置上，D正确。
2．下列有关DNA结构和复制的叙述，正确的是(　　)
A．DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接
B．复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制时需要(2n－1)×m个胸腺嘧啶
D．把DNA分子放在含15N的培养液中连续复制2代，子代DNA中含15N的占1/2
解析：答案：B　DNA聚合酶不能催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接，只能把游离的脱氧核苷酸连接到已存在的DNA片段上，A错误；由于DNA分子为双链结构，每条链的一端都有一个游离的磷酸基团，所以复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团，B正确；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要(2n－1)×m个胸腺嘧啶，C错误；DNA复制方式为半保留复制，把DNA分子放在含15N的培养液中连续复制2代，得到4个DNA分子，其中两个DNA分子的一条链含15N标记，一条链没有被标记，另外2个DNA分子的两条链都含15N标记，故子代DNA中含15N的占 100%，D错误。
3．下列关于遗传信息的物质基础的叙述，错误的是(　　)
A．从根本上讲，遗传信息的物质基础是基因中特定的脱氧核苷酸的排列顺序
B．RNA也可以作为遗传信息的物质基础
C．蛋白质中特定的氨基酸的排列顺序也是遗传信息的物质基础
D．DNA中特定的碱基对的排列顺序代表一定的遗传信息
解析：答案：C　在DNA分子中，碱基对的排列顺序储存着遗传信息，A、D正确；RNA病毒中，RNA是遗传物质，B正确；蛋白质中特定的氨基酸的排列顺序不储存遗传信息，C错误。
4．下列是人类探索遗传奥秘的几个经典实验，其中表述合理的是(　　)
A．格里菲思用肺炎链球菌感染小鼠的实验，证明了DNA是转化因子
B．赫尔希和蔡斯用噬菌体侵染细菌的实验，证明了噬菌体的遗传物质是DNA，而不是蛋白质
C．沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构，提出了DNA半保留复制的假说
D．许多科学家相继研究，将逆转录和RNA复制纳入细胞生物的中心法则范畴
解析：答案：C　格里菲思用肺炎链球菌感染小鼠的实验，推论S型细菌体内存在转化因子，但没有证明转化因子是DNA，A错误；赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记的噬菌体，进行侵染大肠杆菌的实验，使人们确信DNA是遗传物质，但没有证明蛋白质不是遗传物质，B错误；沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构，提出了DNA半保留复制方式的假说，C正确；科学家在研究某些RNA病毒的遗传信息的传递过程时，发现了RNA复制和逆转录过程，这是对中心法则的必要补充，但病毒没有细胞结构，D错误。
5．基因Ⅰ和基因Ⅱ在某条染色体DNA上的相对位置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．基因Ⅰ和基因Ⅱ的结构差别仅在于内部碱基对的排列顺序不同
B．基因Ⅰ中不一定具有遗传信息，但一定具有遗传效应
C．四分体时期，基因Ⅱ中的两条脱氧核苷酸链之间可能发生交叉互换
D．基因Ⅰ与基因Ⅱ位于同一条染色体上，减数分裂时一般不能发生分离
解析：答案：D　基因Ⅰ和基因Ⅱ的结构差别在于内部碱基对的数目、排列顺序不同，A错误；基因Ⅰ中既具有遗传信息也具有遗传效应，B错误；四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换，C错误；基因Ⅰ与基因Ⅱ位于同一条染色体上，减数分裂时一般不能发生分离，D正确。
6．如果用35S标记的噬菌体去侵染32P标记的某个大肠杆菌，在产出的子代噬菌体的组分中，能够找到的放射性元素是(　　)
A．部分子代噬菌体的外壳中找到35S
B．所有子代噬菌体的外壳中都找到35S
C．部分子代噬菌体的DNA中找到32P
D．所有子代噬菌体的DNA中找到32P
解析：答案：D　合成子代噬菌体蛋白质外壳的原料均由细菌提供，因此在子代噬菌体的蛋白质外壳中找不到35S，A、B错误；合成子代噬菌体DNA的原料均由细菌提供，DNA的复制方式为半保留复制，大肠杆菌被32P标记，因此在子代噬菌体的DNA中都可以找到32P，C错误，D正确。
7．miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA，长度为19～25个核苷酸，不同miRNA在个体发育的不同阶段产生。miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解，进而特异性地影响相应基因的表达。请根据材料判断下列相关说法正确的是(　　)
A．miRNA指导合成的肽链最多含有8个氨基酸
B．miRNA在转录水平特异性的影响基因的表达过程
C．不同miRNA在个体发育的不同阶段产生，与细胞分化有关
D．不同miRNA的区别在于脱氧核苷酸的排列顺序不同
解析：答案：C　由题干信息“miRNA是一类内源性非编码RNA”可知，它不能指导合成肽链；由题干信息“miRNA通过与靶mRNA结合”可知，它影响的是翻译过程；不同miRNA的区别在于核糖核苷酸的排列顺序不同，RNA中不含脱氧核苷酸。
8.图中α、β是真核细胞某基因的两条链，γ是另外一条多核苷酸链。下列说法正确的是(　　)
A．图中的酶是DNA聚合酶
B．γ链彻底水解后能生成6种小分子物质
C．该过程只发生在细胞核中
D．β链中碱基G占28%，则γ链中碱基A占22%
解析：答案：B　分析题干和题图信息可知，α、β是真核细胞某基因的两条链，γ是核糖核苷酸链，该过程是转录过程，图中的酶为RNA聚合酶，A错误；γ链彻底水解的产物是核糖，磷酸，A、G、C、U 4种碱基，共6种小分子物质，B正确；该过程主要发生在细胞核中，线粒体、叶绿体中也可以发生，C错误；γ链中碱基A与α链中的碱基T配对，β链中碱基G占28%，不能判断α链中碱基T的比例，因此不能判断γ链中碱基A的比例，D错误。
9．人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是(　　)
A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B．朊粒的增殖方式与肺炎链球菌的增殖方式相同
C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
解析：答案：C　据题中信息可知，朊粒是PrP基因所编码的蛋白质空间结构变化后形成的，因此朊粒属于蛋白质，不能整合到宿主细胞的基因组中，A错误。肺炎链球菌的增殖方式为二分裂，与朊粒不相同，B错误。由题中信息可知，PrPc与朊粒的功能因空间结构的不同而不同，C正确。PrPc转变为PrPsc只是蛋白质空间结构发生了改变，不属于遗传信息的翻译过程，D错误。
10．根据以下材料：①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花；③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花。在分析基因型和表型相互关系时，下列说法错误的是(　　)
A．由材料①②可知，生物的性状表现是由基因型决定的
B．由材料①③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同决定的
C．由材料②③可知环境影响基因型的表达
D．由材料①②③可知生物的性状表现是基因型和环境共同作用的结果
解析：答案：B　①和②、②和③实验中，都只有一个变量，而①和③实验中温度和基因型都不同，所以不能判断性状表现是由温度还是基因型决定，或是由它们共同决定的。故选B。
11．N6 甲基腺嘌呤(m6A)是真核生物mRNA甲基化修饰形式之一。在斑马鱼体内，检测到m6A甲基转移酶(mett13)水平较高，缺失mett13后，胚胎发育相关的mRNA水平显著升高，但m6A的水平显著下降。有关叙述错误的有(　　)
A．m6A修饰改变了斑马鱼的遗传信息
B．m6A修饰会抑制基因的表达
C．m6A修饰可能促进mRNA的水解
D．m6A修饰与基因表达的调控相关
解析：答案：A　m6A修饰的是mRNA，没有改变斑马鱼的遗传信息，A错误；依照题意可知，缺失mett13后，胚胎发育相关的mRNA水平显著升高，但m6A的水平显著下降，因而m6A修饰会抑制基因的表达，B正确；依照题意可知，m6A的水平显著下降，胚胎发育相关的mRNA水平显著升高，因而m6A修饰水平上升可能促进mRNA的水解，影响翻译过程，使蛋白质无法合成，因而m6A修饰与基因表达的调控相关，C、D正确。
12．如图所示为人体内M基因控制物质C的合成以及物质C形成特定空间结构的物质D的流程图解。下列相关叙述，正确的是 (　　)
A．图中①④过程参与碱基配对的碱基种类较多的是①过程
B．基因转录得到的产物均可直接作为蛋白质合成的控制模板
C．组成物质C的氨基酸数与组成M基因的核苷酸数的比值大于1/6
D．图中物质D可能是人体内消化酶、呼吸酶等蛋白质
解析：答案：A　图中①④过程分别为转录、翻译，前者参与碱基配对的碱基种类较多，包括A、G、C、T、U 5种碱基，A正确；据图可知，基因转录得到的产物经剪切、拼接后才可作为蛋白质合成的控制模板，所以组成物质C的氨基酸数与组成M基因的核苷酸数的比值小于1/6，B、C错误；呼吸酶不属于分泌蛋白，D错误。
13．如图中的R环结构，是基因转录所形成的RNA链与双链DNA中的一条链杂交而组成的三链核酸结构。据图分析，R环中(　　)
A．嘌呤碱基数量与嘧啶碱基的数量一定相等
B．杂合链可能含有A、T、C、G、U五种含氮碱基
C．未配对的DNA单链可以转录形成mRNA
D．每条链内相邻核苷酸之间都以氢键进行连接
解析：答案：B　R环中DNA的嘌呤碱基数量与嘧啶碱基的数量相等，但RNA中嘌呤碱基数量与嘧啶碱基的数量不一定相等，因此R环中嘌呤碱基数量与嘧啶碱基的数量不一定相等，A不符合题意；杂合链中有DNA和RNA，因此可能含有A、T、C、G、U五种含氮碱基，B符合题意；R环中未配对的DNA单链不是模板链，不可以进行转录，C不符合题意；每条链内相邻核苷酸之间以磷酸二酯键进行连接，D不符合题意。
14．下图表示中心法则，下列有关叙述正确的是(　　)
A．过程①～⑦都会在人体的遗传信息传递和表达时发生
B．人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中，产物都是mRNA
C．过程③存在A—U、C—G、T—A的碱基配对方式
D．过程⑤有半保留复制的特点，过程⑥发生在核糖体上
解析：答案：C　会在人体的遗传信息传递和表达时发生的为①DNA的复制、③转录、⑥翻译，A错误。人体细胞的过程③转录主要发生在细胞核中，产物是mRNA、rRNA、tRNA等，B错误。过程③转录，存在A—U、C—G、T—A的碱基配对方式，C正确。由于RNA一般为单链，过程⑤RNA的复制没有半保留复制的特点，DNA的复制有半保留复制的特点，D错误。
15．下图为逆转录病毒的遗传信息的传递过程示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．逆转录酶是在逆转录病毒的核糖体上合成的
B．逆转录得到的双链DNA整合到宿主细胞DNA上属于基因重组
C．逆转录病毒的遗传信息的传递过程有逆转录酶、RNA聚合酶等参与
D．逆转录病毒遗传信息的传递与真核生物的不完全相同
解析：答案：A　逆转录病毒没有细胞结构，没有核糖体，A错误；逆转录得到的双链DNA整合到宿主细胞DNA上，是控制不同性状基因的重新组合，属于基因重组，B正确；据图可知，逆转录病毒遗传信息的传递过程包括逆转录、转录等过程，需要逆转录酶、RNA聚合酶等参与，C正确；逆转录病毒遗传信息的传递包含逆转录过程，真核生物没有逆转录过程，D正确。
16．人类基因组中仅有2%的DNA能够编码蛋白质，其余为非编码DNA。研究发现，从雄性小鼠的Y染色体上敲除一小段非编码DNA后，Sox9基因的活跃度随之降低，Sox9蛋白表达量减少，进而导致雄性小鼠长出卵巢和雌性生殖器官。下列叙述错误的是(　　)
A．非编码区DNA序列的改变不会引起生物体性状的改变
B．敲除的非编码DNA具有促进Sox9基因表达的功能
C．敲除的非编码DNA片段也属于基因片段
D．Sox9蛋白可抑制雄性小鼠体内雌性生殖器官的形成
解析：答案：A　在雄性小鼠Y染色体上敲除一小段非编码DNA后，最终导致雄性小鼠长出卵巢和雌性生殖器官，说明非编码区DNA序列的改变也可引起生物体性状的改变，A错误；敲除一小段非编码DNA后Sox9蛋白表达量减少，说明敲除的非编码DNA具有促进Sox9基因表达的功能，B正确；敲除一小段非编码DNA降低了Sox9基因的活跃度，说明原来的非编码DNA是有遗传效应的片段，也属于基因片段，C正确；Sox9基因的活跃度降低，Sox9蛋白表达量减少导致雄性小鼠长出卵巢和雌性生殖器官，说明Sox9蛋白可抑制雄性小鼠体内雌性生殖器官的形成，D正确。
二、非选择题(共4小题，共52分)
17．(10分)某生物兴趣小组用模型模拟的T2噬菌体侵染细菌实验的过程如下图，据图回答下列问题：
(1)请将上图T2噬菌体侵染细菌的标号进行排序__________________。
(2)T2噬菌体的遗传物质复制发生在图中______(用字母和箭头表示)过程之间，子代T2噬菌体的外壳是在细菌的______上合成的。
(3)以35S标记组为例，如果____________________，可能造成的结果是上清液和沉淀物都出现较强的放射性。
(4)T2噬菌体与细菌保温时间长短与放射性高低的关系图可能如下，下列关联中最合理的是________(甲组为35S标记的T2噬菌体，乙组为32P标记的T2噬菌体)。
A．甲组—上清液—① B．乙组—上清液—②
C．甲组—沉淀物—③ D．乙组—沉淀物—④
解析：(1)T2噬菌体侵染细菌的过程是吸附→注入DNA→合成DNA和蛋白质→装配→释放子代噬菌体，据此分析图示，则正确的排序是debfca。(2)DNA复制发生在T2噬菌体将自身的DNA分子注入细菌细胞内以后，以细菌体内的4种脱氧核苷酸为原料合成子代噬菌体的DNA，发生在图中e→b过程之间，子代T2噬菌体的外壳是在细菌的核糖体上合成的。(3)35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳。以35S标记组为例，如果搅拌不充分，会有部分35S标记的噬菌体仍然吸附在细菌表面，造成上清液和沉淀物都出现较强的放射性。(4)噬菌体侵染细菌时，DNA分子进入到细菌的细胞中，蛋白质外壳留在外面，因为噬菌体较轻，搅拌离心后，注入细菌细胞内的噬菌体的DNA分子随着细菌离心到沉淀物中，而噬菌体及其蛋白质外壳则存在上清液中。用32P标记的噬菌体侵染细菌的实验中，32P标记的是噬菌体的DNA，在一定时间内，随着保温时间的延长，侵染到细菌细胞内的噬菌体的数目逐渐增多，沉淀物中放射性强度逐渐增加，上清液中放射性强度逐渐减少；超过一定时间，因噬菌体在细菌内增殖后释放的子代噬菌体经离心后分布于上清液中，因此沉淀物放射性强度逐渐减少，上清液中放射性强度逐渐增加，即乙组—上清液—②，乙组—沉淀物—③；同理，用35S标记的噬菌体侵染细菌的实验中，35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，随着保温时间的延长，经搅拌、离心后，甲组—上清液—④，甲组—沉淀物的放射性强度应一直为零。
答案：(1)debfca　(2)e→b　核糖体　(3)搅拌不充分　(4)B
18．(14分)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3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)能发生图甲所示过程的细胞结构有________________________；该过程一般不发生在细胞分裂的分裂期，原因是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图甲中，若b2为RNA链，当b2含碱基A和U分别为24%和18%时，则b1链所在的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。
(3)图乙中正常情况下，该生物细胞中含有b基因最多时为________个，b基因相互分离发生在________________________________________________________________________
(填时期)。
(4)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，其中基因A和a的本质区别是______________________。
(5)由图丙可以得出，基因可以通过__________________________________进而控制生物体的性状，某一性状可能受多对基因控制。
解析：(1)由于DNA主要分布在细胞核中，在动物细胞的线粒体中也有少量的DNA分布，所以能发生转录过程的细胞结构有细胞核和线粒体。由于细胞分裂的分裂期，染色质高度螺旋化变为染色体，DNA结构稳定，不容易解旋，所以图甲所示过程一般不发生在细胞分裂的分裂期。(2)若b2为RNA链，当b2含碱基A和U分别为24%和18%时，则A＋U＝42%，对应的DNA分子中T＋A＝42%。因此，b1链所在的DNA分子中，G所占的比例为(1－42%)÷2＝29%。密码子位于mRNA上，所以该过程结束时，终止密码子位于b2链上。(3)图乙所示的生物体的基因型为Aabb，该生物的体细胞在有丝分裂后期含有4个b基因。b基因相互分离发生在有丝分裂后期，也可发生在减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期。(4)由图丙可知，基因型为A_bbC_的个体才能合成黑色素，图乙所示生物体的基因型为Aabb，控制酶③的基因不能确定，所以不能确定该生物体是否能合成黑色素。基因A和a是等位基因，它们的本质区别是碱基对的排列顺序不同。(5)由图丙可以得出，基因可以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，某一性状也可能受多对基因控制。
答案：(1)细胞核和线粒体　分裂期染色质高度螺旋化变为染色体，DNA结构稳定，不容易解旋
(2)29%　b2　(3)4　有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期
(4)不能确定　碱基对的排列顺序不同
(5)控制酶的合成来控制代谢过程
19．(14分)图甲为某真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，图乙为核DNA片段。请回答下列问题：
(1)从图中分析，基因表达过程中转录的发生场所有____________________。
(2)在过程②中，少量mRNA就可以在短时间内指导合成大量的蛋白质，其主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)Ⅱ代表的物质为________，其遗传信息的传递过程为_______________________。若蛋白质2在线粒体内膜上发挥作用，推测其功能可能是参与有氧呼吸的第________阶段。
(4)若基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图乙所示，起始密码子均为AUG。若基因R的a链中箭头所指的碱基G突变为A，其对应的密码子将由________变为________，正常情况下，基因R在细胞中最多有________个。
解析：(1)由图甲中①③可知，基因表达过程中转录的发生场所有细胞核、线粒体。(2)少量mRNA在短时间内指导合成大量的蛋白质的主要原因是一个mRNA分子可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。(3)Ⅱ代表的物质为DNA，其遗传信息的传递过程为；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，因此若蛋白质2在线粒体内膜上发挥作用，则其功能可能是参与有氧呼吸的第三阶段。(4)根据起始密码子AUG可知，基因R的模板链是a链，若基因R的a链中箭头所指的碱基G突变为A，其对应的密码子将由CUA变为UUA；正常情况下，基因R在细胞中最多有4个，即有丝分裂后期。
答案：(1)细胞核、线粒体　(2)一个mRNA分子可结合多个核糖体，同时合成多条肽链
(3)DNA　　三
(4)CUA　 UUA　 4
20．(14分)MPP 9是一种明胶酶，能促进肿瘤细胞的浸润、转移。科研人员通过人工合成与MPP 9基因互补的双链RNA，利用脂质体转入低分化胃腺癌细胞中，干扰细胞中MMP 9基因的表达，从而达到一定的疗效，部分图示如下。请据图回答：
(1)过程①需要的酶是___________，需要的原料是___________。
(2)过程②表示转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质，该过程_________(填“需要”或“不需要”)消耗能量。
(3)根据图示推测沉默复合体中的蛋白质具有的作用可能是___________。
(4)过程③表示_____________________________，从而干扰了基因表达的___________过程，最终使得细胞中MMP 9的含量减少。
(5)上述技术具有广泛的应用前景，如用于乙型肝炎的治疗时，可以先分析乙肝病毒基因中的________，据此通过人工合成___________，注入被乙肝病毒感染的细胞，可抑制乙肝病毒的繁殖。
解析：(1)过程①是转录过程，该过程需要RNA聚合酶的催化；转录的产物是RNA，原料是核糖核苷酸。(2)过程②表示转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质，核孔是一种选择透过性结构，该过程需要消耗能量。(3)据图可知，人造双链RNA与沉默复合体结合后变为人造单链RNA，故推测沉默复合体中的蛋白质具有的作用可能是使人造双链RNA解旋。(4)据图可知，过程③表示人造单链RNA与mRNA互补配对；因mRNA是翻译的模板，故两者互补配对后会干扰翻译过程。(5)如用于乙型肝炎的治疗时，可以先分析乙肝病毒基因中的碱基序列，据此可以通过人工合成双链RNA注入被乙肝病毒感染的细胞，抑制乙肝病毒增殖。
答案：(1)RNA聚合酶　核糖核苷酸　(2)需要　(3)使双链RNA解旋　(4)人造单链RNA与mRNA互补配对　翻译　(5)碱基序列　双链RNA