高中人教版 (2019)第4章 基因的表达第2节 基因表达与性状的关系学案

第二节  基因表达与性状的关系

一、选择题

1．如图为圆粒豌豆的产生机制，请据图判断下列叙述错误的是（　　）

A．淀粉分支酶基因R是豌豆种子细胞中具有遗传效应的DNA片段

B．b过程能发生A与T、C与G的配对

C．R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，可导致种子中蔗糖增多

D．此图解体现了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

【答案】B

【详解】A、基因是有遗传效应的DNA片段，淀粉分支酶基因R也不例外，A正确；B、b表示翻译过程，该过程中的碱基配对方式为A-U、C-G，B错误；C、R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，因而导致种子中蔗糖合成淀粉过程受阻，因而种子中蔗糖含量上升，其吸水力较弱，因而表现皱粒，C正确；D、此图解说明基因能够通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，D正确。

2．如图为人体内基因对性状的控制过程，据图分析下列叙述正确的是（    ）

A．①②⑥⑦过程在人体所有的细胞中均能发生

B．基因1和基因2不可能出现在同一细胞中

C．⑤⑥⑦反映了基因对生物性状的间接控制方式

D．人体衰老引起白发的原因是⑥⑦过程不能完成

【答案】C

【详解】A、基因在人体内不同结构和功能的细胞中，是选择性表达的，即一种或几种结构和功能的细胞并不会表达个体的全部基因，所以②⑥过程发生在人体未成熟的红细胞内，而⑥⑦发生在人体皮肤、毛发等细胞内，A错误；B、人体的细胞均与受精卵分裂、分化而来，包含了个体的全部基因，所以基因1与基因2能出现在同一细胞中，B错误；C、⑤⑥⑦过程是基因通过控制酶的合成来控制生物性状的过程，是间接控制过程，C正确；D、人体衰老引起白发的原因是体内酪氨酸酶活性降低，不是酪氨酸酶不能合成，D错误。

3．基因控制生物体的性状。下列有关叙述正确的是（    ）

A．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰状细胞贫血

B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物体的性状，如囊性纤维化

C．基因与性状之间是一一对应关系

D．基因型相同的个体表型都相同，表型相同的个体基因型可能不同

【答案】A

【详解】AB、基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰状细胞贫血、囊性纤维病等，A正确，B错误；C、基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系，C错误；D、基因型相同的个体表型不一定相同，表型相同的个体基因型可能不同，D错误。

4．管家基因是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，而奢侈基因是指不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。下列有关叙述不正确的是（    ）

A．基因a属于管家基因

B．细胞B为胰岛细胞

C．与细胞A相比，细胞B中含有较多的高尔基体

D．三种细胞成熟后均含有基因a、b、c

【答案】D

【详解】A、基因a催化葡萄糖→丙酮酸，该过程属于细胞呼吸的第一阶段，而细胞呼吸是维持细胞基本生命活动所必需的，该基因都要表达的，因此基因a属于管家基因，A正确；B、细胞B能表达胰岛素基因，胰岛素是胰岛细胞分泌的，因此细胞B为胰岛细胞，B正确；C、细胞A表达血红蛋白基因，血红蛋白是胞内蛋白，而细胞B能表达胰岛素基因，胰岛素是分泌蛋白，因此与细胞A相比，细胞B中含有较多的高尔基体，C正确；D、细胞A表达血红蛋白基因，则细胞A为红细胞，人成熟的红细胞无细胞核，不含基因a、b、c，D错误。

5．现代科学对皱粒性状豌豆的形成给出了一个完整的回答：皱粒豌豆中的DNA插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶基因，导致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又导致细胞内淀粉含量降低，游离蔗糖的含量升高。根据以上信息，下列说法不正确的是（    ）

A．圆粒豌豆具有淀粉分支酶

B．基因通过控制酶的合成来间接控制生物的性状

C．淀粉分支酶具有分解淀粉的作用

D．淀粉是亲水性很强的大分子有机物

【答案】C

【详解】A、由题干可知，圆粒豌豆可正常表达淀粉分支酶，淀粉含量高，A正确；B、由题干可知，基因通过淀粉分支酶的合成，控制淀粉的含量，从而控制豌豆粒型性状，说明基因通过控制酶的合成来间接控制生物的性状，B正确；C、淀粉分支酶具有合成淀粉的作用，C错误；D、淀粉是亲水性很强的大分子有机物，圆粒豌豆中淀粉含量多，亲水强而饱满，D正确。

6．DNA甲基化是表观遗传中常见的现象之一，例如胞嘧啶发生甲基化后仍能与鸟嘌呤互补配对，但这种甲基化会抑制基因的转录。下列叙述正确的是（    ）

A．胞嘧啶甲基化会促进RNA聚合酶与编码蛋白质的DNA的结合

B．基因的胞嘧啶发生甲基化会改变转录时碱基互补配对的方式

C．DNA发生胞嘧啶甲基化后不可以遗传给后代，后代一般不发生表型的改变

D．DNA甲基化会关闭某些基因的表达，同卵双胞胎所具有的微小差异可能与此有关

【答案】D

【详解】A、胞嘧啶甲基化会抑制RNA聚合酶与编码蛋白质的DNA的结合，进而影响转录，A错误；B、DNA甲基化是指DNA中的胞嘧啶被添加甲基基团，此种变化不影响DNA中碱基的排列顺序，故DNA甲基化不会影响基因转录时碱基互补配对的方式，B错误；C、DNA发生胞嘧啶甲基化的修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，C错误；D、DNA甲基化能关闭某些基因的表达（因为甲基化会抑制基因的转录），与表观遗传有关，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异可能与此有关，D正确。

7．下列有关基因对性状的控制的说法，正确的是（    ）

A．囊性纤维病体现了基因对性状的直接控制

B．柳穿鱼花的不同形态是由于基因型不同导致的

C．人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异，体现了基因的选择性表达

D．DNA的甲基化修饰没有改变遗传信息，不能遗传给下一代

【答案】A

【详解】A、囊性纤维病的实例可以说明基因对性状的直接控制,即基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，A正确；B、柳穿鱼花的形态结构不同，原因是这两植株中的一株在开花时Lcyc基因未表达，它们其他方面基本相同，B错误；C、人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异，是基因不同，C错误；D、DNA的甲基化修饰没有改变遗传信息，可以传给下一代，D错误。

8．将纯种黄色体毛的小鼠（AvyAvy）与纯种黑色体毛的小鼠（aa）杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，但表型并不都是黄色，而是介于黄色和黑色之间的一系列过渡色，这是由于Avy基因的部分碱基发生了甲基化修饰而导致的一种表观遗传现象。据此推断，下列有关说法错误的是（    ）

A．Avy基因的碱基甲基化修饰可能阻碍了基因的转录过程

B．子一代小鼠（Avya）毛色的深浅可能与Avy基因的甲基化程度有关

C．细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会导致生物的性状发生差异

D．表观遗传中，由于基因中碱基序列不变，故不能将性状遗传给下一代

【答案】D

【详解】A、根据题意可知，Avy基因的碱基甲基化修饰可能阻碍了基因的转录（以DNA的一条链为模板合成RNA）过程，进而导致遗传性状发生变化，A正确；B、将纯种黄色体毛的小鼠（AvyAvy）与纯种黑色体毛的小鼠（aa）杂交，子一代小鼠的基因型都是 Avya，但表型并不都是黄色，则子一代小鼠（Avya）毛色的深浅可能与Avy基因的甲基化程度有关，B正确；C、基因表达的产物是蛋白质，而蛋白质是生物性状的表达者，据此可推测，细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会导致生物的性状发生差异，C正确；D、表观遗传属于可遗传变异，D错误。

9．DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶（DNMTS）的催化下，将甲基基团转移到胞嘧啶上的修饰方式（如下图）。相关叙述正确的是（    ）

A．DNA甲基化阻碍RNA聚合酶与起始密码子结合

B．DNA甲基化不改变基因碱基序列仍可遗传给子代

C．人体衰老细胞中所有基因均会发生甲基化而沉默

D．DNA甲基化不利于生物个体的生长、发育和繁殖

【答案】B

【详解】A、在转录过程中，RNA聚合酶与启动子结合，起始转录，A错误；B、分析题图可知，DNA甲基化不改变基因碱基序列，只是发生了化学基团的修饰，可以遗传给子代，B正确；C、人体衰老细胞中仍有一些基因会正常的表达，并非都发生甲基化而沉默，C错误；D、在正常生命历程中，细胞中的基因会选择性表达，说明特定基因的甲基化导致其沉默，是有利于生物个体的生长、发育和繁殖的，D错误。

10．研究人员发现，海龟体内的组蛋白H3甲基化会抑制雄性基因的表达。温度较高的环境中，钙离子能够大量流入性腺细胞中，促使信号转导和转录激活因子3（STAT3）发生磷酸化修饰，继而抑制一种赖氨酸特异性去甲基化酶Kdm6B的活性，该酶可特异性催化组蛋白H3的去甲基化。下列说法错误的是（    ）

A．该研究表明，环境温度较高最终会导致海龟雄性个体比例增加

B．低温条件下海龟细胞中组蛋白甲基化程度比高温条件下要低

C．高温条件下钙离子大量流入性腺细胞需要载体蛋白的帮助

D．该过程说明环境可通过影响基因表达影响生物体的性状

【答案】A

【详解】A、环境温度较高促进了钙离子流入，促进了STAT3磷酸化，抑制了Kdm6B的活性，抑制了组蛋白H3的去甲基化，使得组蛋白H3甲基化程度高，进而抑制雄性基因表达，导致海龟雄性个体比例下降，A错误；B、温度高导致赖氨酸特异性去甲基化酶Kdm6B的活性降低，组蛋白H3不能去甲基化，故低温条件下海龟细胞中组蛋白甲基化程度比高温条件下要低，B正确；C、钙离子大量进入细胞可能是协助扩散，需要载体蛋白的帮助，C正确；D、该过程受温度影响，说明环境可通过影响基因表达影响生物体的性状，D正确。

11．DNA 甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。下列有关说法错误的是（    ）

A．DNA 甲基化程度越高，基因的表达受到的抑制效果越明显

B．吸烟者精子中的 DNA 的甲基化水平明显升高，这说明发生了基因突变

C．DNA 甲基化可在不改变基因碱基序列的前提下实现对基因表达的调控

D．基因型相同的同卵双生双胞胎所具有的微小差异可能与表观遗传有关

【答案】B

【详解】A、DNA甲基化属于表观遗传，DNA 甲基化程度越高，基因的表达受到的抑制效果越明显，A正确；B、DNA甲基化属于表观遗传，基因的碱基序列不发生变化，所以没有发生基因突变，B错误；C、DNA甲基化属于表观遗传，基因的碱基序列不发生变化，会影响转录进而影响表达，C正确；D、基因型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，D正确。

12．R-loop是细胞内的一种特殊的三链核酸结构，由一条mRNA与DNA的杂合链及一条DNA单链组成，R-loop通常在基因启动子的CpG岛处形成（CpG岛是DNA上一段富含CG的区域）。最新研究发现某种蛋白质会识别并结合R-loop，从而聚集去甲基化酶，作用于CpG岛，下列叙述正确的是（　　）

A．该蛋白质可促进基因表达

B．启动子上没有乙酰化位点

C．R-loop中存在5种核苷酸

D．在DNA中，仅有胞嘧啶会被甲基化

【答案】A

【详解】A、基因的表达包括转录和翻译过程，分析题意，R-loop是由一条mRNA与DNA的杂合链及一条DNA单链组成，通常在基因启动子的CpG岛处形成，会影响基因的转录，而该蛋白质会识别并结合R-loop，从而聚集去甲基化酶，故该蛋白质可促进基因表达，A正确；B、启动子也可发生乙酰化，故启动子上有乙酰化位点，B错误；C、分析题意可知，R-loop通常在基因启动子的CpG岛处形成，CpG岛是DNA上一段富含CG的区域，该区域存在DNA和RNA，其中DNA有4种脱氧核苷酸，RNA有4种核糖核苷酸，故R-loop中存在8种核苷酸，C错误；D、DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下将甲基（-CH3）选择性地添加至DNA上的过程，该过程不是只有胞嘧啶会发生，D错误。

二、非选择题

13．下图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，请据图回答下列问题：

（1）_______（用图中标号回答）号酶的缺乏会导致白化病。

（2）_______（用图中标号回答）号酶的缺乏会导致尿黑酸症。（因尿黑酸的积累而导致的症状）

（3）_______（用图中标号回答）号酶的缺乏会导致苯丙酮尿症。

（4）从以上例子可以看出，基因可以控制_____的合成，进而控制_____过程，从而达到控制性状的作用。

【答案】    （1） ⑤     （2）③     （3）①     （4）酶     代谢

【详解】（1）白化病是由于体内合成黑色素受阻，是缺乏酶⑤，酪氨酸不能转换成黑色素引起的。（2）体内缺乏酶③，尿黑酸不能形成乙酰乙酸，在体内积累使人的尿液中含有尿黑酸，造成尿黑酸病。（3）苯丙氨酸转变为酪氨酸需要酶①的催化，体细胞中缺少酶①，会使体内的苯丙氨酸不能沿正常途径转变为酪氨酸，只能转变为苯丙酮酸，造成苯丙酮酸尿症。（4）根据本题实例可以看出，基因可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。

14．囊性纤维病主要的病因是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，影响了CFTR蛋白的结构，使CFTR蛋白将氯离子运出细胞的过程受阻，导致患者呼吸道分泌物黏稠，最终使肺功能受损。下图表示CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用。请回答下列问题：

（1）在CFTR蛋白的协助下氯离子通过细胞膜的方式是_____________________。

（2）请据图中信息解释囊性纤维病患者呼吸道分泌物黏稠的原因______________。

（3）分别以CFTR蛋白基因和人体细胞核的其他基因为模板合成的各个新基因之间，（A+C）：（T+G）的比值_________（填“相同”或“不同”）（不考虑变异），原因是_____________________________。

【答案】     （1）主动运输    （2） CFTR蛋白将氯离子运出细胞的过程受阻，氯离子在细胞外浓度逐渐降低，水分子向膜外扩散的速度变慢（氯离子在细胞内积累，水分子容易进入细胞）     （3）相同     所有基因双链中，A与T的数目相同，C与G的数目相同

【详解】（1）据图可知，氯离子在CFTR蛋白的协助下通过细胞膜需要ATP水解供能，属于主动运输方式。（2）据图可知，CFTR蛋白将氯离子运出细胞的过程受阻，氯离子在细胞外浓度逐渐降低，使细胞外溶液渗透压降低，水分子向膜外扩散的速度变慢（氯离子在细胞内积累，导致细胞内溶液渗透压升高，水分子容易进入细胞），导致囊性纤维病患者呼吸道分泌物黏稠。（3）基因是有遗传效应的一段双链DNA，所有双链DNA中，A与T的数目相同，C与G的数目相同，所以（A+C）∶（T+G）的比值均为1。