【一轮复习基础知识随堂练】第六单元 基因的本质和表达-基因表达与性状的关系（含解析）

第六单元　基因的本质和表达
基因表达与性状的关系
一、选择题
1．(2024·四川南充检测)研究人员发现敲除雄性小鼠的PANX3基因后，会让雄性小鼠的脂肪显著减少，肌肉质量明显增加，这项重要发现可能会对肥胖治疗产生重大影响。下列与PANX3基因相关的叙述中，正确的是(　　)
A．PANX3基因能改变生物的肥胖状态，可见基因与性状是一一对应的关系
B．PANX3基因的一条链中相邻的碱基G和C通过核糖—磷酸基团—核糖连接起来
C．若PANX3基因的一条链中A和T的数量占该链的1/2，则该链中G占1/4
D．PANX3基因控制生物性状的遗传信息储存在脱氧核苷酸的排列顺序中
2．(2024·河南洛阳调研)玉米胚乳蛋白质层的紫色(D)和红色(d)会受到基因C/c的影响，当基因C存在时，基因D/d可以表达，当只有基因c存在时，玉米胚乳蛋白质层表现为白色。让玉米胚乳蛋白质层表现为红色和白色的玉米植株杂交，F1的胚乳蛋白质层均表现为紫色，F1自交得到F2。已知基因C/c和基因D/d独立遗传，下列有关叙述错误的是(　　)
A．亲本均为纯合子
B．F2表型的比例为9∶3∶3∶1
C．题中性状与基因的关系表明，基因与性状的关系不是一一对应的
D．若让F2中胚乳蛋白质层为白色的玉米自交，则后代的胚乳蛋白质层均表现为白色
3．研究人员发现，萝卜在受到镉污染后，其DNA甲基化程度会随着镉污染程度的加深而增加。下列叙述错误的是(　　)
A．萝卜的性状会受到环境和基因的共同作用
B．DNA甲基化可能是萝卜在不良环境中的一种自我保护机制
C．随着DNA甲基化程度的增加，萝卜的基因碱基序列改变增多
D．不同程度的DNA甲基化会影响萝卜相关基因的表达和表型的改变
4．(2024·河南名校联考)小鼠常染色体上的A基因能控制合成某种生长因子，a基因无此功能，小鼠不能合成该生长因子时表现为体型矮小。雌性个体产生的卵细胞内A、a基因均发生甲基化，丧失原基因的功能，记作A*、a*。雄性个体产生的精子中A、a基因全部去甲基化。一正常鼠与一矮小型鼠杂交，子一代相互交配得到子二代。下列叙述错误的是(　　)
A．A与A*具有相同的碱基序列
B．正常鼠的基因型有AA*、Aa*
C．若子一代全为矮小型鼠，则雄性亲本为矮小型鼠
D．若子一代全为正常鼠，则子二代中正常鼠所占比例为3/4
5．(2024·山西三重教育联盟联考)柳穿鱼是一种园林花卉，其花的形态结构与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)，开花时不能表达，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．Lcyc基因的甲基化修饰，抑制基因的表达，从而影响生物的性状
C．DNA甲基化不会导致基因中碱基序列的改变，但会遗传给下一代
D．蜂王和工蜂都由受精卵发育而来，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，可能与表观遗传有关
6．在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆才能发育成蜂王，大多数幼虫以一般的蜂蜜为食而发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，如图甲所示，图乙是被甲基化的DNA片段。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫不取食蜂王浆也可直接发育成蜂王。下列分析错误的是(　　)
A．蜂王浆的作用可能是抑制DNMT3基因的表达
B．胞嘧啶甲基化可能会干扰RNA聚合酶与DNA结合，从而影响DNA复制
C．DNA甲基化后不会改变遗传信息，但可能会改变生物性状
D．敲除DNMT3基因与取食蜂王浆对幼虫发育有相同的作用
7．下图表示苯丙氨酸的代谢途径，人体若缺乏相应的酶会患代谢性遗传病。一个正常基因控制一种酶的合成，图中①为苯丙酮尿症缺陷部位；②为尿黑酸症缺陷部位；③为白化病缺陷部位。下列分析错误的是(　　)
A．苯丙酮尿症患者应减少摄入高苯丙氨酸的食物
B．上述遗传病说明生物的一个基因只能控制一种性状
C．白化病患者体内的儿茶酚胺浓度可能偏高
D．上述遗传病说明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
二、非选择题
8．(2024·安徽安庆模拟)某二倍体植物的花色有白色、黄色和红色三种，Y基因表达的酶Y使白色物质转化为黄色色素，R基因表达的酶R使黄色色素转化为红色色素，A基因表达的产物抑制Y基因的表达，色素转化的关系如图所示。3对等位基因独立遗传。请回答下列问题：
(1)正常情况下，黄色花色的基因型有________种。基因型为AAyyrr的白花植株和纯合黄花植株杂交，F1自交，F2植株的表型及比例为________________，F2白花中纯合子的比例为__________。
(2)基因型为aaYyRr的植株自交，子代花色的表型及比例是_____________________。
(3)DNA甲基化会引起表观遗传(基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生变化的现象)。若将亲本黄花Y基因的—CCGG—位点甲基化，可使RNA聚合酶不能与之结合，以抑制转录过程，最终可使其变为白花个体。有报道称受精卵中来自父方的Y基因都会甲基化，而来自母方的Y基因都不会甲基化。现有纯合黄花与白花(aayyrr)，请设计一代杂交实验验证该报道的真实性。
实验思路：____________________________________________________________；
预期结果：____________________________________________________________。
高考训练
9．(2024·黑龙江绥化月考)已知鼠的灰色(A)与褐色(a)是一对相对性状，下图表示A、a基因在雌雄配子产生过程中甲基化印记不同重建结果及对小鼠等位基因表达和传递的影响。下列说法错误的是(　　)
A．被甲基化的DNA片段碱基序列不会发生改变，进而不影响接下来的基因的表达
B．若甲基化后基因不能表达，则图中雌雄鼠杂交产生子代的表型及比例为灰色∶褐色＝1∶1
C．DNA甲基化可能会影响细胞分化的过程
D．除DNA甲基化以外，构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化也可以导致表观遗传
10．(2024·广东深圳模拟)超长链脂肪酸可能提高棉花的产量，棉花纤维的化学本质是纤维素。科研人员将棉花胚珠细胞进行体外培养，分别加入超长链脂肪酸C24、超长链脂肪酸抑制剂ACE，对照组(CK)不加C24和ACE，检测棉花纤维长度，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．该实验的自变量是培养天数和C24、ACE的有无
B．加入超长链脂肪酸可以使棉花纤维伸长进而获得高产
C．纤维素属于多糖，棉花纤维是由基因直接控制合成的
D．提取第10天棉花胚珠细胞中的mRNA，可检测棉花纤维发育相关基因的表达情况
答案解析
1、D　解析：由题干信息“敲除雄性小鼠的PANX3基因后，会让雄性小鼠的脂肪显著减少，肌肉质量明显增加”可知，PANX3基因能改变生物的肥胖状态，但不知该基因与其他性状的关系，以及该性状是否受其他基因的影响，所以不能得出基因与性状是一一对应关系的结论，A错误；PANX3基因的一条链中相邻的碱基G和C通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接起来，B错误；在双链DNA分子中，A＝T、C＝G，若基因的一条链中A和T的数量占该链的1/2，那么整个DNA分子中A和T的数量占该DNA分子总碱基数量的1/2，但单链中G不一定占1/4，C错误；基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，据此可知，PANX3基因的遗传信息储存在脱氧核苷酸的排列顺序中，D正确。
2、B　解析：根据题意可知，紫色胚乳蛋白质层的玉米基因型为C_D_，红色胚乳蛋白质层的玉米基因型为C_dd，白色胚乳蛋白质层的玉米基因型为ccD_、ccdd。让玉米胚乳蛋白质层表现为红色和白色的玉米植株杂交，F1的胚乳蛋白质层均表现为紫色，可推出亲本均为纯合子，A正确；F1基因型为CcDd，其自交所得F2的表型及比例为紫色∶红色∶白色＝9∶3∶4，B错误；题中性状与基因的关系表明，一种性状可由多个基因决定，基因与性状的关系不是一一对应的，C正确；若让F2中胚乳蛋白质层为白色的玉米(ccD_、ccdd)自交，后代的胚乳蛋白质层均表现为白色，D正确。
3、C　解析：表型由基因和环境共同决定，故萝卜的性状会受到环境和基因的共同作用，A正确；由“萝卜在受到镉污染后，其DNA甲基化程度会随着镉污染程度的加深而增加”可知，DNA甲基化可能是萝卜在不良环境中的一种自我保护机制，B正确；DNA甲基化属于表观遗传，表观遗传是指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，故随着DNA甲基化程度的增加，萝卜的基因碱基序列没有改变，C错误；DNA甲基化会影响基因的表达和表型，D正确。
4、D　解析：发生甲基化后基因的碱基序列保持不变，因此A与A*具有相同的碱基序列，A正确；卵细胞中的相关基因(A、a)甲基化，精子中的相关基因去甲基化，因此正常鼠的基因型为AA*、Aa*，B正确；亲本中，正常鼠的基因组成为AA*或Aa*，矮小型鼠的基因组成为A*a或a*a，若子一代全为矮小型鼠，则雄性亲本的基因型为a*a，为矮小型鼠，C正确；若子一代全为正常鼠，则雄性亲本的基因型为AA*(正常鼠)，雌性亲本的基因型为A*a或a*a(矮小型鼠)，子二代的基因型如下表所示：
亲本 杂交组合
♂正常鼠(AA*)×♀矮小型鼠(A*a) ♂正常鼠(AA*)×♀矮小型鼠(a*a)
配子 ♂：A ♀：1/2A*、1/2a* ♂：A ♀：a*
F1 AA*或Aa*(全为正常鼠) Aa*(全为正常鼠)
配子 ♂：3/4A、1/4a ♀：3/4A*、1/4a* ♂：1/2A、1/2a ♀：1/2A*、1/2a*
F2 9/16AA*(正常鼠) 3/16Aa*(正常鼠) 3/16A*a(矮小型鼠) 1/16a*a(矮小型鼠) 正常鼠占3/4 1/4AA*(正常鼠) 1/4Aa*(正常鼠) 1/4A*a(矮小型鼠) 1/4aa*(矮小型鼠) 正常鼠占1/2
从表中看出，若子一代全为正常鼠，则子二代中正常鼠所占比例为3/4或1/2，D错误。
5、A　解析：由题干信息“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，开花时不能表达”可知，植株B的Lcyc基因未发生基因突变，但Lcyc基因的甲基化修饰，抑制基因的表达，从而影响生物的性状，A错误，B正确；由题干信息“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”可知，DNA甲基化不会导致基因中碱基序列的改变，但会遗传给下一代，C正确；蜂王和工蜂都由受精卵发育而来，可能是由于某受精卵内基因甲基化无法表达，而导致它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，属于表观遗传，D正确。
6、B　解析：取食蜂王浆的幼虫和不含DNMT3基因的幼虫都会发育成蜂王，因此可推测蜂王浆可能会抑制DNMT3基因的表达，A正确；胞嘧啶甲基化影响了DNA分子的结构，可能会干扰RNA聚合酶的作用，从而影响DNA的转录，B错误；DNA甲基化后并没有改变碱基的序列，但可能会影响基因的表达过程，因此可能会改变生物的性状，C正确；题干中敲除DNMT3基因与取食蜂王浆都能使幼虫发育成蜂王，推知它们对幼虫的发育具有相同的作用，D正确。
7、B　解析：苯丙酮尿症患者是因为酶①缺乏，苯丙氨酸大量转化为苯丙酮酸，故应减少摄入高苯丙氨酸的食物，A正确；当①处代谢异常时，甲状腺激素和黑色素的代谢都会受到影响，说明一个基因可以控制一种或多种性状，B错误；白化病患者因缺乏酶③不能合成黑色素，体内的多巴会转化为儿茶酚胺，故白化病患者体内儿茶酚胺浓度可能偏高，C正确；上述遗传病的发病机理都是由缺乏相应的酶引起的，说明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，D正确。
8、解析：(1)由题图可知，黄花植株基因型为aaY_rr，红花植株基因型为aaY_R_，白花植株基因型为A_ _ _ _ _和aayy_ _，正常情况下，黄花植株基因型有2种，分别是aaYyrr、aaYYrr。基因型为AAyyrr的白花植株和纯合黄花植株aaYYrr杂交，F1基因型为AaYyrr，F1自交，后代没有红花，黄花植株占1/4×3/4＝3/16，所以F2植株的表型及比例为白花∶黄花＝13∶3，F2白花中纯合子(AAYYrr、AAyyrr、aayyrr)的比例为3/13。(2)基因型为aaYyRr的植株自交，子代中白花(aayy_ _)占4/16，红花(aaY_R_)占比为9/16，黄花(aaY_rr)占比为3/16，所以基因型为aaYyRr的植株自交，子代花色的表型及比例是红花∶黄花∶白花＝9∶3∶4。(3)要区分父本与母本对子代性状的影响，应采取正反交的方法进行遗传实验。取纯合黄花(aaYYrr)与纯合白花(aayyrr)进行正反交。aaYYrr作父本时Y基因都会甲基化，则子代基因型虽然是aaYyrr，但均表现为白花个体；而aaYYrr作母本时Y基因不被甲基化，子代表现为黄花个体。
答案：(1)2　白花∶黄花＝13∶3　3/13　(2)红花∶黄花∶白花＝9∶3∶4　(3)选取纯合黄花与纯合白花进行正反交实验，其中黄花作为父本时为正交，观察子代的表型　正交时子代均为白花个体，反交时子代均为黄花个体
9、A　解析：被甲基化的DNA片段碱基序列不会改变，但会影响基因的表达，A错误；雌鼠产生的雌配子中的A基因、a基因均未被甲基化，都能表达，而雄鼠产生的雄配子中A基因、a基因都发生了甲基化，都不能表达，因此该雌鼠与雄鼠杂交，子代小鼠的表型比例为灰色∶褐色＝1∶1，B正确；DNA甲基化会影响基因的表达，因此可能会影响细胞分化，C正确；表观遗传的调节机制有DNA修饰、组蛋白修饰、非编码RNA调控、染色质重塑、核小体定位等，表观遗传的主要原因是基因中部分碱基发生了甲基化修饰，除此之外，还有组蛋白的甲基化和乙酰化都会导致表观遗传现象，D正确。
10、C　解析：由题图可知，该实验的自变量为培养天数(横坐标)和不同曲线上反映的变量，即C24、ACE的有无，A正确；据题图可知，加入超长链脂肪酸C24后，随着培养天数的增加，与对照组相比较，可以使棉花纤维伸长进而获得高产，B正确；棉花纤维的化学本质是纤维素，相关基因通过控制合成有关酶来控制代谢过程，进而控制纤维素的合成，而不是由基因直接控制的，C错误；从曲线图上显示，第10天时，纤维长度C24组>CK组>ACE组，可以说明棉花纤维发育相关基因的表达情况(蛋白质)应为C24组>CK组>ACE组，而蛋白质是由mRNA翻译产生的，所以提取第10天棉花胚珠细胞中的mRNA，可检测棉花纤维发育相关基因的表达情况，D正确。