高中人教版生物必修2同步作业-第4章 第2节 基因表达与性状的关系（有解析）

第4章 第2节 基因表达与性状的关系
一、单选题
1．下列关于基因表达与性状关系的叙述正确的是（ ）
A.皱粒豌豆是淀粉分支酶基因缺失导致的
B.白化病的产生与酪氨酸酶活性降低有关
C.囊性纤维病的发生表明基因通过控制酶的合成控制性状
D.基因的选择性表达与基因表达的调控有关
2．表观遗传现象普遍存在于生物体生命活动过程中，下列有关表观遗传的叙述错误的是（ ）
A．柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达
B．基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异可能与表观遗传有关
C．表观遗传由于碱基序列不变，故不能将性状遗传给下一代
D．表观遗传能调控基因是否表达及表达水平的高低
3．某二倍体雌雄同株的野生植物，花瓣颜色由两对独立遗传的等位基因（A/a、B/b）共同控制。如图所示，下列相关叙述错误的是（ ）
A．该实例说明一个性状可以受到多个基因的影响
B．开红花植株的植株基因型有2种
C．若开不同颜色花的两植株杂交得到的子代开的花有四种颜色，则亲代植株的基因型为AaBb和aabb
D．上图说明基因通过其表达产物来控制性状
4．视网膜病变是糖尿病常见并发症之一。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（如图所示）。高血糖环境中，视网膜细胞线粒体DNA的碱基甲基化水平升高，会影响RNA聚合酶的识别，从而引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常。下列叙述错误的是（　　）
A．DNA的碱基甲基化修饰是一种可遗传变异
B．视网膜细胞线粒体DNA的碱基甲基化不会遗传给孩子
C．Dnmt3基因甲基化水平升高会加剧视网膜病变
D．5'-甲基胞嘧啶在DNA复制过程中能与鸟嘌呤配对
5．半滑舌鳎（ZW型）是一种经济鱼类。研究发现，染色体组成为ZW型的受精卵在28℃下培养发育为雄鱼（伪雄鱼）。研究表明，甲基化通过抑制gsdf基因的表达来影响半滑舌鳎的性别分化。不同性别表现的半滑舌鳎性腺中gsdf基因启动子区域的甲基化程度如表所示。下列叙述正确的是（　　）
半滑舌鳎性别 雄鱼（ZZ型） 伪雄鱼（ZW型） 雌鱼（ZW型）
甲基化程度 +++++ +++++ ++
A．雄鱼与伪雄鱼gsdf基因启动子区域的甲基化程度低于雌鱼的
B．甲基化导致gsdf基因启动子区域的碱基序列发生改变
C．gsdf基因启动子区域的甲基化不能遗传给后代
D．gsdf基因的表达产物不利于半滑舌鳎发育为雄鱼
6．西南大学罗克明团队揭示了高温抑制拟南芥花序茎中维管发育，导致植株细弱、易倒伏。如图所示，温度信号关键因子PIF4通过抑制MIR166表达以释放转录因子HB15，抑制HD-ZIPIII基因表达，进而影响花序茎中的维管束数目和细胞壁形成。则下列说法错误的是（ ）
A．MIR166的表达可使维管组织增生
B．高温可通过降低解旋酶活性进而抑制拟南芥相关基因的表达
C．高温时，PIF4和HB15含量增加，HD-ZIPIII基因表达产物促进维管束和细胞壁的形成
D．若要验证PIF4对MIR166的调控作用，可在高温条件下，敲除拟南芥的PIF4基因，观察MIR166的表达量变化
7．下列有关基因与性状的关系叙述错误的是（　　）
A．基因组成相同的植物表型一定相同
B．生物的一个基因可能会影响多个性状
C．生物体的性状不完全是由基因决定的
D．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
8．如图表示人体内苯丙氨酸的部分代谢途径。下列叙述错误的是（ ）
基因与性状不是一一对应的关系
苯丙酮尿症可能由酶2缺乏引起的
C．上述基因控制性状的方式与皱粒豌豆相同
D．苯丙酮尿症患者必然患白化病
9．组蛋白是组成染色体的球形蛋白质，每种组蛋白结构都会伸出来一小段“线头”，被称为组蛋白尾巴。下图为组蛋白甲基化前后染色体结构的变化情况。基因的甲基化与酶EZH2有关，去甲基化与酶UTX和JMJD3有关。下列叙述错误的是（　　）
A．组蛋白甲基化发生在组蛋白尾巴的位置
B．组蛋白甲基化后利于基因的表达和DNA的复制
C．检测与甲基化有关酶的活性，可反映蛋白质的甲基化程度
D．组蛋白甲基化不改变遗传信息和生物体的表型
10．METTL3是一种RNA甲基化转移酶，能够将甲基转移到BMI1基因的mRNA中腺嘌呤的N原子上。为了探究METTL3在口腔鳞状细胞癌（OSCC）中的作用机制，科研人员进行了相关实验，结果如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．BMI1的作用可能为抑制细胞增殖或促进细胞凋亡使肿瘤减小
B．METTL3可通过促进BMI1mRNA的甲基化来提高其翻译水平
C．METTL3介导的RNA甲基化导致性状改变的现象属于表观遗传
D．METTL3的表达水平可作为OSCC患者发病情况的检测指标
二、多选题
11．鼠的灰色（A）对褐色（a）是一对相对性状，被甲基化修饰的基因不能表达。下列相关说法错误的是（　　）
甲基化后的DNA在复制时，碱基配对的方式遵循碱基互补配对原则
B．从图中雌配子的形成过程可断定DNA甲基化是不可以遗传的
C．亲代雄鼠中的A基因来自其母方
D．子代小鼠表现为灰色∶褐色＝3∶1
12．下图是基因对性状控制过程的图解，据图分析下列说法错误的是（　　）
A．同一生物的同一细胞中 M 、M 可同时发生
B．①、②过程所遵循的碱基互补配对方式不完全相同
C．白化病的成因是酪氨酸不足导致黑色素不能合成
D．③④过程的结果存在差异的原因是核糖体结构不同
三、非选择题
13．miRNA是在真核生物中发现的一类能调控基因表达的非编码RNA，在生物的生长发育过程中具有重要作用。研究发现，mìRNA只在特定的组织和发育阶段表达。已知玉米果穗上的每个籽粒为独立种子，籽粒中的果糖和葡萄糖含量越高则越甜，支链淀粉含量越高则越具糯性。下图1表示玉米籽粒中淀粉的合成途径，图2表示Sh2基因的表达受MIR-15a基因控制合成的miRNA调控图解。请回答下列问题：
（1）当Sh2基因缺失时，玉米籽粒淀粉含量大量减少未能有效保留水分，导致籽粒成熟后凹陷干瘪，表明基因表达产物与性状的关系是 。此外，基因还能通过_______________________控制生物体的性状。
（2）MIR-15a基因在该植物所有体细胞中均存在，但只在某些组织和特定的发育阶段表达，这是_______________的结果，在该植物体所有细胞都表达的基因有
（至少回答2个）。
（3）据图2分析可知，miRNA调控Sh2基因表达的机理是
。品尝后发现某超甜玉米的糯性往往比较低，据图分析其原因
。
14.组蛋白乙酰化会影响基因的表达，如图所示为组蛋白乙酰化后，减弱了染色质的紧密结构，参与调控果蝇翅膀发育的部分过程。据此回答下列有关问题：

根据题意，细胞核靠近细胞边缘时 （填“促进”或“抑制”）组蛋白乙酰化，而低氧环境 （填“促进”或“抑制”）组蛋白乙酰化，从而影响翅膀发育基因的表达。
（2）组蛋白乙酰化可使染色质结构变得松散， 更加容易结合到基因启动子的位置，从而启动图中过程① ；图中过程②中核糖体在mRNA上的移动方向为 （从“5'端→3'端或3'端→5'端”中选择）。
（3）环境是否缺氧会影响翅膀发育基因的表达，这表明了生物体的性状不完全是由基因决定的，_________对性状也有着重要作用。组蛋白乙酰化___________（填“改变”或“未改变”）基因的碱基序列，使生物体发生可遗传的性状改变。
15.遗传组成相似的雌性蜜蜂幼虫，若一直以蜂王浆为食将发育成蜂后（蜂王），若以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。研究表明，蜂王浆导致幼虫DNA甲基化的减少，进而发育为蜂后。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，如下图所示。请回答下列问题：
（1）如果①以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列为 。过程②需要的原料是 。DNA甲基化若发生在基因的DNA序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制遗传信息的 过程。
（2）研究表明蜂王浆中的蛋白是决定雌性蜜蜂幼虫发育成为蜂王的关键因素，请根据文中信息推测蜂王浆中的蛋白可能 （“促进”或“抑制”）DNMT蛋白活性。
（3）已知注射DNMT3 siRNA（小干扰RNA）能使DNMT3基因表达沉默，为验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素，科研人员取多只生理状况相同的幼虫，平均分为A、B两组，请根据提示完成下列实验步骤：
①给A组注射适量DNMT3 siRNA溶液，给B组 ；
②给A组 ，B组饲喂花粉和花蜜；
③ ；
④观察两组蜜蜂的发育状况。
预期结果： 。
1.【答案】D
【解析】皱粒豌豆形成的原因是淀粉分支酶基因被外来的DNA序列插入导致，A错误；白化病的产生原因是基因异常导致不能合成酪氨酸酶，而不是酪氨酸酶活性降低，B错误；囊性纤维病的产生原因是编码氯离子跨膜运输蛋白的基因缺少了一个碱基对，导致不能合成正常的CFTR，表明基因通过控制蛋白质的结构控制生物体的性状，C错误；基因的选择性表达与基因表达的调控有关，D正确。
2.【答案】C
【解析】A、柳穿鱼DNA的甲基化，甲基化的Leyc基因不能与RNA聚合酶结合，故无法进行转录产生mRNA，抑制了基因的表达，A正确；
B、同卵双胞胎之间的基因型相同，因此他们之间的微小差异与表观遗传有关，B正确；
C、表观遗传导致的性状改变可以遗传给下一代，C错误；
D、表观遗传能调控基因是否表达及表达水平的高低，D正确。
3.【答案】C
【解析】A、花青素的形成由位于两对常染色体上的等位基因共同控制，遵循基因的自由组合定律。由于A基因控制紫色色素的合成（AA和Aa的效果相同），B基因淡化色素（BB和Bb的效果不同），所以白色基因型为aa_ _，紫色为A_bb，红色为A_Bb，粉红色为A_BB，说明一个性状可以受到多个基因的影响，A正确；
B、红色为A_Bb，开红花植株的植株基因型有2种，为AABb和AaBb，B正确；
C、根据四种花色的基因型aa_ _、A_bb、A_Bb、A_BB，可以推测亲本中一定有一株基因型是AaBb，其表现型是红色，另一株花色不同，因此其基因型必定是aaBb，花色为白色，C错误；
D、综上分析可知，基因通过其表达产物蛋白质来控制性状，D正确。
4.【答案】C
【解析】A、DNA的碱基甲基化修饰，可以使基因的表达和表型发生可遗传变化，这是一种表观遗传现象，属于可遗传变异，A正确；
B、有性生殖的生物，发生在生殖细胞的变异才会遗传给后代，视网膜细胞线粒体DNA的碱基甲基化不会遗传给孩子，B正确；
C、Dnmt3基因甲基化水平升高，会抑制Dnmt3基因的表达，导致Dnmt3蛋白减少，进而降低视网膜细胞线粒体DNA的碱基甲基化水平，从而使视网膜病变风险降低，C错误；
D、胞嘧啶甲基化不影响在DNA复制过程中与鸟嘌呤配对，D正确。
5.【答案】D
【解析】A、雄鱼（ZZ型）gsdf基因启动子区域的甲基化程度为+++++，伪雄鱼（ZW型）甲基化程度为+++++，雌鱼（ZW型）甲基化程度为++，故雄鱼与伪雄鱼gsdf基因启动子区域的甲基化程度高于雌鱼的，A错误；
B、表观遗传是指细胞内基因序列没有改变，但发生DNA甲基化、组蛋白修饰等，使基因的表达发生可遗传变化的现象，因此甲基化不会使gsdf基因启动子区域的碱基序列发生改变，B错误；
C、表观遗传是可以遗传的，gsdf基因的甲基化程度能遗传给后代，C错误；
D、据题干可知，雄鱼中gsdf基因启动子区域甲基化水平高，即抑制gsdf基因的表达，将有利于半滑舌鳎发育为雄鱼。说明：gsdf基因的表达产物不利于半滑舌鳎发育为雄鱼。D正确。
6.【答案】B
【解析】A、据题干信息“抑制MIR166表达以释放转录因子HB15”可知，MIR166的表达抑制转录因子HB15的合成，据图可知，HB15的表达抑制维管发育，故MIR166的表达促进维管发育，可使维管组织增生，A正确；
B、基因表达过程不需要解旋酶参与，B错误；
C、高温条件下，PIF4含量增加，抑制MIR166，使MIR166减少，则对HB15的抑制作用减弱，HB15含量会增加，则HB15抑制HD-ZIPIII基因表达作用增强，HD-ZIPIII基因不表达使维管束数目减少，所以反推HD-ZIPIII基因表达产物能促进维管束和细胞壁形成，C正确；
D、若要验证PIF4对MIR166的调控具有抑制作用，自变量为是否含有PIF4，故可在高温条件下，敲除拟南芥的PIF4基因（不能表达出PIF4，缺少PIF4），观察MIR166的表达量变化即可，D正确。
7.【答案】A
【解析】A、基因组成相同的植物表型不一定相同，因为表型是基因和环境共同作用的结果，A错误；
B、生物的一个基因可能会影响多个性状。例如，豌豆的皱粒基因，不仅影响种子的形状，还可能影响植株的其他生理特征，B正确；
C、生物体的性状不完全是由基因决定的，环境对性状也有重要影响，C正确；
D、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，这种相互作用共同影响着生物的性状，D正确。
8.【答案】D
【解析】A、有些性状由多对基因控制，如黑色素的形成需酶2酶3均正常，即受基因2、基因3控制，A正确；
B、苯丙酮尿症（苯丙酮酸过多导致）由于酶2不表达或酶1过量表达，从而使苯丙酮酸过多引起的，B正确。
C、由图可知，基因1、2、3分别控制酶1、2、3的合成，控制代谢过程，因此该图中基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状，上述基因控制性状的方式与皱粒豌豆相同，C正确；
D、酪氨酸可能有其他合成路径，或依靠摄取食物补充，苯丙酮尿症患者可能通过其他途径获得络氨酸，进而转化为黑色素，不一定患白化病，D错误。
9.【答案】D
【解析】A、组蛋白是组成染色体的球形蛋白质，每种组蛋白结构都会伸出来一小段“线头”，被称为组蛋白尾巴。由图可知，组蛋白的甲基化发生在组蛋白尾巴的位置，A正确；
B、组蛋白甲基化后染色体呈松散状态，且基因被剥离出来。利于基因的表达和DNA分子的复制，B正确；
C、基因的甲基化与酶EZH2有关，去甲基化与酶UTX和JMJD3有关，因此检测与甲基化有关酶的活性，可反映蛋白质的甲基化程度，C正确；
D、组蛋白甲基化不改变遗传信息，但是会改变基因的表达，进而影响生物体的表型，D错误。
10.【答案】A
【解析】A、图中显示，METTL3基因敲除后，BMI1蛋白水平下降，肿瘤直径减小，说明BMI1可能促进细胞增殖或抑制细胞凋亡，进而使肿瘤增大，A错误；
B、图中显示，METTL3基因敲除后，BMI1蛋白水平下降，说明METTL3通过促进BMI1 mRNA的甲基化提高其翻译水平，B正确；
C、RNA甲基化是一种表观遗传修饰，能够影响基因表达而不改变DNA序列，C正确；
D、METTL3影响肿瘤大小，说明其表达水平与OSCC的发病情况相关，可以作为检测指标，D正确。
11.【答案】BD
【解析】A.甲基化后的DNA在复制时，碱基配对的方式仍然遵循碱基互补配对原则，A正确；
B．从图中雌配子的形成过程可断定DNA甲基化是可以遗传的，B错误；
C．由图中配子形成过程中印记发生的机制可知，在雌鼠形成配子时为去甲基化，在雄鼠形成配子时印记重建为甲基化，可以断定亲代雄鼠的A基因来自它的母方，C正确；
D．雌鼠产生的雌配子A、a基因均未被甲基化，而雄鼠产生的雄配子中A、a基因都不能表达，子代小鼠的表型及比例为灰色：褐色＝1：1，D错误。
12.【答案】ACD
【解析】A、由于基因的选择性表达，同一生物的同一细胞中M1、M2不能同时发生，A错误；
B、①表示转录过程、②表示翻译过程，它们所遵循的碱基互补配对方式不完全相同，B正确；
C、白化病的成因是不能合成酪氨酸酶，导致黑色素不能正常合成，C错误；
D、③④过程的结果存在差异的直接原因是蛋白质结构不同，D错误。
13.【答案】
（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 控制蛋白质的结构 （2）基因的选择性表达 ATP合成酶基因、核糖体蛋白基因等 （3）miRNA能与Sh2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对，抑制其翻译 该玉米缺失Sh2基因导致Sh2酶含量减少，籽粒中果糖和葡萄糖无法转变为ADP-Glc，进而影响支链淀粉的合成
【解析】（1）当Sh2基因缺失时，玉米籽粒淀粉含量大量减少，进而导致籽粒成熟后凹陷干瘪，这表明基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。此外，基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
（2）细胞中的基因表达情况不同，与基因的选择性表达有关。在植物体细胞内均能表达的基因有ATP合成酶基因、核糖体基因等。
（3） 据图2分析可知，miRNA调控Sh2基因表达的机理是miRNA与Sh2基因转录出的mRNA发生碱基互补配对，形成双链RNA，从而使mRNA不能与核糖体结合，进而抑制Sh2基因的表达。该玉米缺失Sh2基因导致Sh2酶含量减少，籽粒中果糖和葡萄糖无法转变为ADP-Glc，进而影响支链淀粉的合成，糯性往往比较低。
14.【答案】
（1）促进 抑制 （2）RNA聚合酶 5'端→3'端
（3）环境 未改变
【解析】（1）由图可知，细胞核靠近细胞边缘时，通过促进乙酰辅酶A合成酶的合成，进而促进乙酸盐转化为乙酰辅酶A，进一步促进组蛋白乙酰化，低氧环境通过抑制脂肪酸的氧化代谢，从而抑制乙酰辅酶A的产生，进一步抑制组蛋白乙酰化。
（2）染色质结构变得松散，RNA聚合酶更加容易结合到基因启动子的位置，启动转录。核糖体在mRNA上的移动方向为5‘端→3’端。
（3）是否缺氧会影响基因的表达情况，这表明了生物体的性状不完全是由基因决定的，环境也起着重要作用。组蛋白乙酰化并没有改变基因的碱基序列，使生物体发生了可遗传的性状改变。
15.【答案】
（1）5’-CUUGCCAGC-3’ 氨基酸 转录
抑制
注射等量不含DNMT3 siRNA溶液/注射等量无关siRNA溶液 饲喂花粉和花蜜 在其他条件相同且适宜的条件下培养一段时间 A组发育为蜂王/蜂后，B组发育为工蜂
【解析】（1）根据碱基互补配对原则，以基因的β链为模板合成RNA，那么RNA的碱基序列为CUUGCCAGC（或5’-CUUGCCAGC-3’）过程②是翻译过程，需要的原料是氨基酸。
DNA甲基化发生在基因的DNA序列上影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，而RNA聚合酶是转录过程中的关键酶，所以会抑制遗传信息的转录过程。
（2）蜂王浆导致幼虫DNA甲基化的减少进而发育为蜂后，DNMT3蛋白能使DNA某些区域添加甲基基团，所以蜂王浆中的蛋白可能抑制DNMT蛋白活性，从而减少DNA甲基化，使幼虫发育成蜂后。
（3）B组为对照组，注射等量不含DNMT3 siRNA溶液（注射等量无关siRNA溶液）。第2空A组其他条件相同且注射适量DNMT3 siRNA溶液，饲喂花粉和花蜜。B组因为饲喂花粉和花蜜，正常发育为工蜂；A组由于DNMT3基因表达沉默（即抑制了DNMT3蛋白的产生），类似蜂王浆的作用（减少DNA甲基化），所以发育为蜂王。