人教生物学必修2分层训练：4-2　基因表达与性状的关系（含解析）

人教生物学必修2分层训练
第2节　基因表达与性状的关系
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知识点 题号
1.基因表达产物与性状的关系 1,6,11
2.基因的选择性表达与细胞分化 2,3,7,13
3.表观遗传 5,8,12,14,15
4.基因与性状的关系 4
5.综合考查 9,10
1.下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中,错误的是(　A　)
A.生物体的一切性状完全由基因控制,与环境因素无关
B.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C.基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达
D.基因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
解析:生物体的性状是由基因与环境共同决定的;基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,如豌豆的圆粒与皱粒;蛋白质是生命活动的主要承担者,基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达;基因控制性状可以通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体性状,如白化病。
2.在细胞的生命历程中,会出现分裂、分化等现象。下列关于细胞分化的叙述,不正确的是(　D　)
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.已分化细胞的细胞核遗传物质和mRNA都没有变化
解析:正常情况下,已分化细胞的细胞核遗传物质没有发生改变,但mRNA会发生改变。
3.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　)
A.ATP水解酶 B.血红蛋白
C.胰岛素 D.抗体
解析:ATP水解酶基因在所有细胞中都表达,属于“管家基因”;血红蛋白基因只在红细胞中表达,胰岛素基因只在胰岛B细胞中特异性表达,抗体只在浆细胞中表达,都属于“奢侈基因”表达的产物。
4.下列有关基因型、性状和环境的叙述中,错误的是(　D　)
A.两个个体的身高不相同,二者的基因型可能相同也可能不相同
B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的
C.O型血夫妇的子代都是O型血,说明该性状是由遗传因素决定的
D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明该相对性状是由环境决定的
解析:生物的表型是基因型和环境条件共同作用的结果,所以当两个个体身高不同时,二者的基因型可能相同,也可能不同;绿色幼苗在黑暗中变成黄色,主要是缺乏光照造成的(叶绿素的合成需要光的诱导);在环境条件相同、没有基因突变发生的情况下,O型血(隐性性状)双亲的子代都是O型血,子代的血型是由遗传因素决定的;高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,可能是环境条件不同造成的(土壤贫瘠时植株矮小),也可能是性状分离造成的,因为当杂合子高茎豌豆自交时,子代会出现矮茎纯合体,即发生性状分离。
5.许多基因的前端有一段特殊的碱基序列(富含CG重复序列)决定着该基因的表达水平,若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成为5甲基胞嘧啶,就会抑制基因的转录。下列相关叙述正确的是(　D　)
A.在一条脱氧核苷酸单链上相邻的C和G之间通过氢键连接
B.胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变
C.基因的表达水平与基因的甲基化程度无关
D.胞嘧啶甲基化可能会阻碍RNA聚合酶与基因前端的特殊碱基序列结合
解析:在一条脱氧核苷酸单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接,而是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接;胞嘧啶甲基化会抑制基因转录过程,对已经表达的蛋白质的结构没有影响;基因的表达水平与基因的转录有关,而基因转录与基因甲基化程度有关,故基因表达水平与基因的甲基化程度有关;根据胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录可推知胞嘧啶甲基化可能会阻碍RNA聚合酶与基因前端的特殊碱基序列结合。
6.如图为DNA、蛋白质与性状的关系示意图,下列有关说法正确的是(　D　)
A.①过程与DNA复制的共同点:都以DNA单链为模板,在DNA聚合酶的作用下进行
B.②过程中需要多种tRNA,不同tRNA所转运的氨基酸一定不同
C.DNA上某个基因发生了基因突变,一定会导致蛋白质结构的改变
D.人的白化病体现了基因间接控制生物性状,囊性纤维化体现了基因直接控制生物性状
解析:①是转录过程,转录和复制都是以DNA链为模板,复制在解旋酶、DNA聚合酶的作用下进行,转录在RNA聚合酶的作用下进行;tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子进行碱基互补配对,多种密码子可以编码同一个氨基酸,因此多种tRNA可以转运同一种氨基酸;由于密码子具有简并性,基因突变会导致转录形成的密码子发生改变,但是翻译形成的肽链的氨基酸序列不一定发生改变,因此蛋白质的结构不一定改变;白化病患者由于患者体内缺乏酪氨酸酶,进而不能形成黑色素,导致白化病,体现基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物性状,囊性纤维化是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
7.图中A、B、C是正常情况下人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态,据图得出下列结论错误的是(　C　)
A.三种人体细胞有各自不同的形态,根本原因是基因的选择性表达
B.三种细胞都可以将葡萄糖分解为丙酮酸
C.图中B代表的细胞是红细胞
D.图中A代表的细胞是胰岛细胞
解析:细胞分化的本质是基因的选择性表达;三种细胞中细胞呼吸相关酶的基因均表达,都能进行细胞呼吸,所以都可将葡萄糖分解为丙酮酸;这三种细胞中的血红蛋白基因都不表达,说明这三种细胞都不可能是红细胞;胰岛素基因只在胰岛细胞中表达,图中A代表的细胞能表达胰岛素基因,因此是胰岛细胞。
8.可遗传变异是生物的遗传物质发生改变而导致的变异,但是科学家却发现一些特别的变异:虽然DNA的序列没有改变,但是变异却可以遗传给后代,把这种现象称为表观遗传。下列关于基因和性状的关系说法错误的是(　C　)
A.基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,也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
B.基因与基因、基因与基因产物、基因和环境之间相互作用,共同调控生物的性状
C.表观遗传中,核内遗传物质在亲子代之间传递不再遵循孟德尔遗传规律
D.表观遗传的一种解释:基因在转录和翻译过程中发生了一些稳定性的改变
解析:表观遗传中,遗传信息没有改变,只是发生了甲基化等,所以核内遗传物质在亲子代之间传递遵循孟德尔遗传规律。
9.果蝇的翅有长翅和残翅两种,分别由A和a控制。遗传学家曾做过这样的实验:长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃,将孵化后4～7天的长翅果蝇幼虫放在35～37 ℃的环境中处理6～24小时后,得到了一些残翅果蝇,这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。请回答下列问题。
(1)果蝇的长翅和残翅是一对　　　　　　性状。控制这一性状的基因互为　　　　　　。
(2)残翅果蝇的遗传物质　　　　　　(填“发生”或“未发生”)改变,因为　 　。
(3)温度影响果蝇翅的发育,主要是因为温度影响果蝇发育过程中　　
　　　的活性。而这种物质又是由基因经　　　　　　　　　过程合成的。
(4)此实验说明生物的性状是由　　　　　　控制的。
解析:(1)果蝇的残翅和长翅是一对相对性状,由一对等位基因控制。(2)这些残翅果蝇的后代仍为长翅,这说明此过程遗传物质未发生改变。(3)果蝇翅的发育过程需要酶的催化作用,而温度又影响酶的活性,所以温度升高会影响果蝇翅的发育。(4)由题意可知,生物的性状是基因和环境共同作用的结果。
答案:(1)相对　等位基因
(2)未发生　这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇
(3)酶　转录和翻译
(4)基因和环境共同
10.1970年,科学家发现了致癌的RNA病毒。该病毒感染人体细胞后,将其基因组整合到人的基因组中,从而诱发人的细胞癌变。回答下列问题。
(1)RNA病毒进入人体细胞后,以自身的RNA为模板,通过　　　　酶,合成DNA片段。在此过程中,存在的碱基互补配对方式有　　 　　
　　　　　　　　　　,其原料为宿主细胞提供的　　　 　　　　
　　　　　。
(2)若将同一人体胰岛B细胞和浆细胞的全部mRNA分别提取出来,通过相关的酶反应分别获得多段DNA单链,通过碱基测序发现两份DNA单链的序列　　　　(填“相同”“不同”或“不完全相同”);说明人体胰岛B细胞和浆细胞的基因表达具有　　　　。
解析:(1)以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程,需要逆转录酶的催化,原料是宿主细胞提供的脱氧核苷酸(4种);该过程遵循碱基互补配对原则,具体为A—T、U—A、C—G、G—C。
(2)同一人体不同的细胞中含有的基因是相同的,但是基因是选择性表达的,所以将胰岛B细胞和浆细胞的全部的mRNA分别提取出来,通过相关的酶反应分别获得多段DNA单链,检测的结果是这些DNA单链的序列不完全相同,进而说明人体胰岛B细胞和浆细胞的基因表达具有选择性。
答案:(1)逆转录　A—T、U—A、C—G、G—C
4种脱氧核苷酸　(2)不完全相同　选择性
11.基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状,基因对性状的控制方式有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。下列有关基因对性状控制的叙述,正确的是(　D　)
A.囊性纤维化的产生体现了方式①,白化病的产生体现了方式②
B.基因控制蛋白质的合成,但不会影响固醇类等非蛋白质物质的合成
C.生物的蛋白质都是由DNA指导合成的
D.不同个体中,同一基因控制的性状表现不一定相同
解析:囊性纤维化体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制性状(方式②),白化病的产生体现了方式①;一些非蛋白质(如固醇类等)的合成受基因的间接控制,基因可以通过控制与非蛋白质(如固醇类等)合成有关的酶的合成,进而控制这些物质的合成;有些病毒的遗传物质是RNA,其蛋白质可在RNA指导下合成;生物的特征是由遗传物质决定的,但也受环境因素的影响,所以在不同的环境中同一基因控制的性状表现不一定相同。
12.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,失去转录活性。下列相关叙述不正确的是(　A　)
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:DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基不会导致基因碱基序列的改变;DNA甲基化会使染色质高度螺旋化,失去转录活性,因此DNA甲基化会导致mRNA合成受阻;DNA甲基化会导致mRNA合成受阻,进而导致蛋白质合成受阻,这样可能会影响生物的性状;细胞分化的本质是基因的选择性表达,而DNA甲基化会导致mRNA合成受阻,这会影响基因表达,因此DNA甲基化可能会影响细胞分化。
13.已知人的胰岛B细胞能产生胰岛素,而胰岛A细胞不能产生胰岛素。将某人的胰岛A细胞和胰岛B细胞中的总mRNA提取出来(AmRNA、BmRNA),以此为模板,在体外分别获得相应的单链DNA(AcDNA、BcDNA)。下列叙述正确的是(　A　)
A.AmRNA与BmRNA的不同与细胞分化有关
B.获得相应单链DNA的过程需要RNA聚合酶
C.AcDNA中含编码胰岛素的核酸序列
D.BmRNA中指导呼吸酶合成的mRNA不能与AcDNA形成杂交链
解析:人体胰岛A细胞和胰岛B细胞具有相同的遗传信息,但遗传信息的执行情况不同,即发生了基因的选择性表达,故AmRNA与BmRNA的不同与细胞分化有关;以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录,此过程需要逆转录酶的参与;胰岛A细胞也含有胰岛素基因,只是该基因不表达,即AmRNA中不含指导胰岛素合成的mRNA,故AcDNA中不含编码胰岛素的核酸序列;胰岛A细胞和胰岛B细胞中均含有呼吸酶,即AmRNA和BmRNA中均含有指导呼吸酶合成的mRNA,故BmRNA中指导呼吸酶合成的mRNA可以与AcDNA形成杂交链。
14.DNA甲基化修饰是指在DNA甲基转移酶(Dnmts)的催化下,将甲基基团转移到胞嘧啶上的一种修饰方式。DNA的甲基化修饰可导致基因表达的沉默,基因组总体甲基化水平低会导致一些在正常情况下受抑制的基因如原癌基因被激活,从而使细胞癌变,据此分析下列说法正确的是(　A　)
A.细胞癌变可能与原癌基因的高效表达有关
B.抑制Dnmts活性会降低细胞癌变的概率
C.DNA的甲基化会阻碍RNA聚合酶与基因上的密码子的结合
D.DNA的甲基化改变了原癌基因的脱氧核苷酸序列
解析:据题干信息判断,细胞癌变的原因之一是原癌基因的甲基化程度异常降低;抑制Dnmts的活性会降低DNA的甲基化水平,提高细胞癌变的概率;密码子位于mRNA上;DNA的甲基化并不改变碱基序列,只是调控基因的表达。
15.DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。高等生物某些基因在启动子(通常位于基因的上游,是一段特殊的碱基序列,能够决定相关基因的表达水平)上存在富含CpG二核苷酸的序列,称为“CpG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5甲基胞嘧啶,但5甲基胞嘧啶仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基转移酶(如图1所示),从头合成型甲基转移酶作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化;日常型甲基转移酶作用于半甲基化的DNA,使其全甲基化。请回答下列问题。
(1)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　　　　　　(填“半”或“全”)甲基化的,因此过程②必须经过　　　　　　　　　　　　(填“从头合成型甲基转移酶”或“日常型甲基转移酶”)的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(3)小鼠的A基因可编码胰岛素样生长因子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,缺乏时小鼠表现为个体矮小。在小鼠胚胎中,来自父本的A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的表型为　　　　　　　　　　。F1雌雄个体间随机交配,则F2的表型及比例为　 。
(4)临床上5氮杂胞嘧啶核苷常用于治疗DNA甲基化引起的疾病。推测5氮杂胞嘧啶核苷可能的作用机制之一是5氮杂胞嘧啶核苷在　
　　　过程中掺入DNA,导致与DNA结合的甲基转移酶活性降低,从而降低DNA的甲基化程度;另一种可能的机制是5氮杂胞嘧啶核苷与“CpG岛”中的　　　　竞争DNA甲基转移酶,从而降低DNA的甲基化程度。
解析:(1)分析题意可知,DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。(2)DNA复制方式为半保留复制。图2中①过程的产物都是半甲基化的。从头合成型甲基转移酶作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化;日常型甲基转移酶作用于DNA的半甲基化位点,使其全甲基化,因此过程②必须经过日常型甲基转移酶的催化才能获得与亲代相同的全甲基化状态。(3)若纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)杂交,则F1的基因型均为Aa,且其中来自父亲的A能够表达,因此F1的表型是全部正常。F1雌雄个体间随机交配,来自父本的A基因能够表达,来自母本的A基因不能表达,则F2的表型及比例应为正常∶矮小=1∶1。(4)临床上5氮杂胞嘧啶核苷常用于治疗DNA甲基化引起的疾病。甲基化离不开甲基转移酶,5氮杂胞嘧啶可能的作用机制之一是5氮杂胞嘧啶核苷在DNA复制过程中掺入DNA,导致与DNA结合的甲基转移酶活性降低,从而降低DNA的甲基化程度;另一种可能的机制是5氮杂胞嘧啶核苷与“CpG岛”中的胞嘧啶竞争甲基转移酶,从而降低DNA的甲基化程度。
答案:(1)不会　(2)半保留复制　半　日常型甲基转移酶　(3)全部正常　正常∶矮小=1∶1
(4)DNA复制　胞嘧啶