2020新教材生物人教版必修二检测第4章第2节基因表达与性状的关系解析

第2节基因表达与性状的关系一、选择题知识点一基因表达产物与性状的关系1．囊性纤维病是北美白种人中常见的一种疾病，研究表明，在70%的患者中，发病原因是CFTR基因缺失3个碱基，导致运输Cl－的CFTR蛋白的第508位的氨基酸缺失，而直接原因是Cl－不能有效运出肺等器官的组织细胞。下列理解错误的是()A．从个体水平看，病人的性状已经发生改变B．从细胞水平看，病人肺组织细胞膜的功能已发生改变C．从分子水平看，病人的基因的结构没有发生改变D．此病可以说明基因通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状答案C解析该病根本原因是CFTR基因缺失3个碱基，基因结构发生改变。囊性纤维病发病的直接原因是CFTR蛋白发生改变，所以此病可以说明基因是通过控制蛋白质的结构直接影响了生物体的性状。2．酪氨酸酶存在于正常人体的皮肤、毛囊等处的细胞中，它能使酪氨酸转变为黑色素，下列相关叙述正确的是()A．人体的神经细胞中含有控制酪氨酸酶合成的基因B．白化病实例说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状C．酪氨酸是基因表达的产物D．老年人头发变白是由控制酪氨酸酶合成的基因异常引起的答案A解析人体所有细胞都是由同一个受精卵发育而来的，都含有该生物全部的基因，因此人体的神经细胞中含有控制酪氨酸酶合成的基因，A正确；白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常引起的，这一实例说明基因通过控制酶的合成来影响细胞代谢，进而间接控制生物体的性状，B错误；酪氨酸是一种氨基酸，不是基因表达的产物，基因表达的产物是蛋白质，C错误；老年人头发变白的原因是酪氨酸酶的活性降低，黑色素合成减少，D错误。知识点二基因的选择性表达与细胞分化3．人的胰岛B细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中()A．只有胰岛素基因B．比人受精卵的基因数少C．既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因，但只存在胰岛素mRNAD．有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因答案C解析胰岛B细胞由受精卵经分裂分化产生，故胰岛B细胞中既有胰岛素基因也有血红蛋白基因和其他基因，胰岛B细胞能产生胰岛素，不产生血红蛋白是由于基因的选择性表达，故只存在胰岛素mRNA。4．下列关于细胞分化的叙述，不正确的是()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．由于细胞分化，肌细胞中已经不存在血红蛋白基因了答案D解析肌细胞由受精卵分裂分化而来，分化不会导致基因丢失，只是基因进行选择性表达，D错误。5．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．ATP水解酶B．血红蛋白C．胰岛素D．抗体答案A解析ATP水解酶基因在所有细胞中都表达，属于管家基因，A正确；血红蛋白基因只在红细胞中表达，胰岛素基因在胰岛B细胞中特异性表达，抗体在浆细胞中表达，都属于奢侈基因表达的产物，B、C、D错误。知识点三表观遗传6．黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响基因DNA复制。有关分析错误的是()A．F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关B．甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合C．碱基甲基化不影响碱基互补配对过程D．甲基化是引起基因结构发生改变的常见方式答案D解析不同体色小鼠A基因碱基序列相同，说明基因结构没有发生改变，但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化现象出现，所以F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关，A正确，D错误；RNA聚合酶与该基因的启动子结合，启动子部位甲基化，可能会导致RNA聚合酶不能与该基因的结合，B正确；题干“甲基化不影响基因DNA复制”，碱基甲基化不影响碱基互补配对过程，C正确。7．研究发现，某些特定的行为和生活经历能够被遗传。如小鼠在闻到以前给予它们父辈电击而产生恐惧感的气味时，会表现出恐惧。下列与这个实例有关的是()A．小鼠被喂以高脂肪的食物而出现肥胖症B．双胞胎的遗传信息基本相同，患病的可能性也相似C．亲代早期的生活经历会在遗传物质上打下烙印，并可传递下去D．果蝇的亲代用某种药物处理，使DNA(基因)发生改变，后代果蝇也表现出与亲代一样的变化答案C解析根据题干信息“特定的行为和生活经历能够被遗传，且只有当存在一定的外界刺激时，个体才会具有相应表现”，综上判断此为表观遗传现象。知识点四基因与性状的关系8．如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是()A．过程①、②共同体现了遗传信息的表达功能B．基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的C．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上D．蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化答案B解析基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。9．下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中能得出的是()基因①基因②基因③基因④↓↓↓↓酶①酶②酶③酶④↓↓↓↓N→乙酸鸟氨酸→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸琥珀酸→精氨酸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．基因与基因、基因与基因表达产物之间互不干扰答案B解析由题图可知，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，A错误，B正确；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，C错误；基因与基因、基因与基因表达产物之间存在着复杂的相互作用，D错误。二、非选择题10．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三类基因参与控制，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)图甲中，若b2为RNA链，当b2中碱基A和U分别占24%和18%时，则b1链所在的双链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。(2)正常情况下，该生物细胞中含有b基因最多时为________个，b基因相互分离可发生在______________________________________(时期)。(3)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。(4)由图丙可以得出，基因可以通过____________________________从而控制生物的性状，某一性状也可能受多对基因控制。答案(1)29%b2(2)4有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅱ后期(3)不能确定(4)控制酶的合成来控制代谢过程解析(1)当b2中碱基A和U分别占24%和18%时，对应b1链中T和A分别占24%和18%，则双链DNA分子中A占21%，双链DNA分子中A＋G占碱基总数的1/2，故G占29%。终止密码子位于mRNA上，所以在b2链上。(2)该生物细胞中含有b基因最多时，为细胞分裂时染色体复制后，共4个。b基因相互分离可发生在姐妹染色单体分离或同源染色体分离时，所以为有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅱ后期。(3)由图丙可知，合成黑色素的条件是个体基因型为A_bbC_并正常表达，从图乙中不能确定此生物有无C基因，故无法确定此生物是否能合成黑色素。11．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，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是小鼠正常发育必须的一种蛋白质，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，在卵细胞中则是全甲基化的。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。答案(1)不会(2)半保留复制半维持甲基化酶(3)基因的表达(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复制胞嘧啶解析(1)由材料可知胞嘧啶在发生甲基化后仍能与鸟嘌呤互补配对，由此可知甲基化不会影响DNA转录时DNA与RNA的碱基互补配对，基因转录产物RNA的碱基序列不会发生变化。(2)①表示DNA复制，方式是半保留复制；因为半保留复制中新合成的DNA单链正常，则其产物为半甲基化的DNA；亲代DNA为全甲基化，②过程表示半甲基化转化为全甲基化过程，需要维持甲基化酶催化。(3)在转录过程中，RNA聚合酶需要与启动子相结合，催化RNA的合成，启动子中“CG岛”的甲基化会影响RNA聚合酶与启动子结合，从而影响基因的表达。(4)由于甲基化的存在，纯合矮小小鼠的基因型为aa或被完全甲基化的AA，由题干信息，“这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中是全甲基化的”可知，基因型AA不可能表现为矮小，故雌鼠的基因型为aa，雄鼠的基因型为AA，F1基因型为Aa，表型正常；子一代雄鼠的精子中含A的精子∶含a的精子＝1∶1，且能正常表达，卵细胞中的A及其等位基因由于启动子甲基化而不表达，F1雌雄个体间随机交配，子二代的表型比例为正常∶矮小＝1∶1。(5)甲基化发生在碱基上，位于双螺旋结构的内部，最可能是DNA复制中，DNA解旋，AZA在此过程中掺入DNA分子；“CG岛”中的胞嘧啶与甲基化酶结合，产生DNA甲基化，故AZA可能会与胞嘧啶竞争甲基化酶，降低DNA甲基化程度。易错题型12．下表表示某人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况：下列有关说法不正确的是()A．甲基因可能是控制血红蛋白合成的基因B．丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因C．三种细胞功能不同的根本原因是细胞中的遗传信息不同D．三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是人体细胞都来源于同一个受精卵答案C解析甲基因只在幼嫩红细胞中表达，很可能是控制血红蛋白合成的基因，A正确；由于幼嫩红细胞、眼晶状体细胞和神经细胞都要进行细胞呼吸，故呼吸酶合成的基因在三个细胞中都可表达，因此，丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因