高中浙科版 (2019)第三章 遗传的分子基础第五节 生物体存在表观遗传现象课后练习题

课后素养落实(十)　基因控制生物性状和中心法则、生物体存在表观遗传现象

(建议用时：40分钟)

题组一　基因控制生物性状

1．基于对基因与生物体性状关系的理解，判断下列表述正确的是(　　)

A．生物体的性状主要是由基因决定的

B．每种性状都是由一个特定的基因决定的

C．基因都是通过控制酶的合成来控制性状的

D．基因的碱基序列相同，该基因决定的性状一定相同

A　[生物体的性状主要是由基因决定的，还受环境的影响，A正确；基因与性状之间不是简单的一一对应的关系，有些性状可能由多对基因控制，有些基因也可能会影响多种性状，B错误；基因也可以通过控制蛋白质分子结构来直接控制性状，C错误；生物的特征是由遗传物质决定的，但也受环境因素的影响，D错误。]

2．下列有关基因对性状控制的叙述，正确的是(　　)

A．所有生物的蛋白质都是由DNA指导合成的

B．基因可通过控制酶的合成直接控制生物的性状

C．基因中碱基对的排列顺序发生变化不一定导致性状改变

D．一个基因只能控制一种性状，多个基因不能同时控制一种性状

C　[某些RNA病毒的蛋白质都是由RNA指导合成的，A错误；基因通过控制酶的合成来影响细胞代谢，进而间接控制生物的性状，B错误；由于密码子的简并性等原因，基因中碱基对的排列顺序发生变化不一定导致性状改变，C正确；基因与性状之间不是简单的一一对应的关系，D错误。]

3．如图所示为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是(　　)

A．生物体中一个基因只能决定一个性状

B．基因1和基因2的遗传一定遵循基因的自由组合定律

C．①②或⑥⑦都表示基因的表达过程，但发生在不同的细胞中

D．⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成，直接控制生物的性状

C　[基因与性状之间并不是简单的一一对应关系，A错误；据图无法判断基因1和基因2在染色体上的位置，因此无法判断它们的遗传是否遵循基因的自由组合定律，B错误；①②或⑥⑦都表示基因的表达过程，但发生在不同的细胞中，C正确；⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成，间接控制生物的性状，D错误。]

4．如图为人体某基因控制蛋白质合成的过程示意图。根据所学的生物学知识回答下列问题：

(1)过程Ⅰ表示________，需要________酶参与。

(2)过程Ⅱ所需要的原料是________。

(3)若②中反密码子为AUA，则决定相应氨基酸的密码子对应的DNA模板链上的碱基顺序是________。

(4)图中所揭示的基因控制性状的方式是基因通过控制________直接控制生物体性状。

解析：(1)由分析可知，过程Ⅰ表示转录，需要RNA聚合酶参与。

(2)过程Ⅱ是翻译，是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，所需要的原料是氨基酸 。

(3)若②中反密码子为AUA，则与之对应的mRNA上的密码子是UAU，则密码子对应的DNA模板链上的碱基顺序是ATA。

(4)分析题图可知，合成的多肽链所形成的蛋白质直接用于构成细胞膜，所揭示的基因控制性状的方式是，基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状。

答案：(1)转录　RNA聚合　(2)氨基酸　(3)ATA 　(4)蛋白质的结构

题组二　中心法则

5．如图描述了遗传信息传递的方向，下列相关叙述正确的是(　　)

A．其中⑤不属于中心法则

B．中心法则是指遗传信息的转录和翻译

C．根尖的分生区细胞有①、②、③

D．某些原核生物细胞有④和⑤

C　[由图分析①是DNA复制，②是转录，③是翻译，④是逆转录，⑤是RNA复制。⑤是RNA的复制，属于中心法则，A错误；中心法则是指遗传信息的传递，还包括遗传信息的转录和翻译，B错误；根尖分生区能进行DNA的复制，转录和翻译，故有①、②、③，C正确；原核生物细胞中也不会发生逆转录和RNA的复制，D错误。]

6．下对关于中心法则的叙述中，正确的是(　　)

A．中心法则中的所有过程都有碱基互补配对

B．中心法则中的DNA复制和转录所需条件完全相同

C．中心法则中模板相同的过程产物也都相同

D．中心法则中的所有过程都在细胞核中发生

A　[中心法则包括复制、逆转录、转录和翻译，这些过程都遵循碱基互补配对原则，A正确；中心法则中的DNA复制和转录所需条件基本不同，如复制以DNA分子两条链为模板，转录以DNA一条链为模板，复制的原料为脱氧核苷酸，而转录的原料为核糖核苷酸，B错误；DNA的复制和转录，两者模板都是DNA，但产物不同，复制的产物为DNA，转录的产物为RNA，C错误；中心法则中的所有过程并不都在细胞核中发生，如翻译在核糖体上合成，D错误。]

7．中心法则作为核心规律之一在生物学中占有重要地位。下列相关叙述正确的是(　　)

A．中心法则的建立没有经历提出假说的过程

B．中心法则作为核心规律，其内容始终不变

C．中心法则中遗传信息的传递过程都需要酶参与

D．中心法则中遗传信息的传递过程不依赖活细胞完成

C　[中心法则最初是由克里克提出的，经历了提出假说过程，A错误；中心法则内容后来进行了完善和补充，B错误；中心法则中遗传信息的传递过程都需要酶参与，C正确；中心法则中遗传信息的传递过程必须依赖活细胞才能完成，D错误。]

8．DNA复制和基因的表达都是中心法则中的内容，请回答下列与中心法则有关的问题：

(1)除了DNA复制和基因的表达外，中心法则的内容还包括________________。

(2)DNA复制的第一步是解旋，解旋需要的条件有________，解旋破坏的是DNA分子中的________键。

(3)转录时需要________酶的参与。真核生物的基因中存在不能指导多肽链合成的非编码片段，称为内含子，转录后形成的前体mRNA必须经过加工，将这些非编码片段剪切掉，并重新拼接之后才能成为成熟的mRNA。由此可知，成熟mRNA上含有的碱基数量比基因的一条链上碱基的数量________。

(4)翻译时，mRNA先后结合多个__________，这有利于________________。

解析：(1)中心法则的内容包括DNA复制、基因的表达(转录和翻译)、逆转录和RNA复制。(2)DNA解旋需要解旋酶的参与，也需要消耗能量。解旋破坏的是DNA分子中两条链之间的氢键。(3)转录是形成mRNA的过程，需要RNA聚合酶的参与。形成的成熟mRNA经过了剪切，去掉了部分非编码片段，因此，成熟mRNA上含有的碱基数量比基因的一条链上碱基的数量少。(4)翻译时，mRNA先后结合多个核糖体有利于提高翻译效率，可以迅速翻译出大量的蛋白质。

答案：(1)RNA复制、逆转录　(2)能量和解旋酶　氢　(3)RNA聚合　少　(4)核糖体　提高翻译效率

题组三　表观遗传现象

9．关于表观遗传的理解，下列说法正确的是(　　)

A．DNA的甲基化与环境因素无关

B．DNA的甲基化影响基因的翻译过程

C．表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律

D．DNA的甲基化导致基因的碱基序列改变

C　[环境因素会影响DNA的甲基化，A错误；DNA的甲基化影响基因的转录过程，B错误；表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律，C正确；DNA的甲基化不会导致基因的碱基序列改变，D错误。]

10．DNA甲基化是指在甲基转移酶的催化作用下将甲基转移到正常的碱基上的过程。甲基化不改变基因的遗传信息，但该基因表达受到抑制。下列说法错误的是(　　)

A．甲基转移酶发挥作用需要与DNA分子进行结合

B．癌症发生的机制可能是抑癌基因甲基化的结果

C．若某基因发生了甲基化，则该基因所控制的性状不变

D．若某蛋白参与DNA转录，则该蛋白可能是RNA聚合酶

C　[DNA甲基化是指在甲基转移酶的催化作用下将甲基转移到正常的碱基上的过程，甲基转移酶发挥作用需要与DNA分子进行结合，A正确；DNA的甲基化可导致基因表达的沉默，基因组总体甲基化水平低可能会导致抑癌基因甲基化，B正确；若某基因发生了甲基化，该基因表达受到抑制，则该基因所控制的性状会发生改变，C错误；若某蛋白参与DNA转录，则该蛋白可能是RNA聚合酶，D正确。]

11．DNA甲基化对于特定类型细胞基因表达的建立与维持起关键性作用。在哺乳动物的生殖细胞形成过程和胚胎早期，某些基因通过大规模的去甲基化和再甲基化过程进行重新编程，从而产生具有发育潜能的细胞。下列有关基因甲基化的叙述，错误的是(　　)

A．基因甲基化异常可引起某些基因表达异常，导致细胞的生命历程异常

B．特定阶段的细胞基因甲基化程度与细胞全能性的大小相关

C．高度分化的细胞不存在基因的甲基化

D．基因的去甲基化可调控遗传信息的表达

C　[DNA甲基化对于特定类型细胞基因表达的建立与维持起关键性作用，基因甲基化异常可引起某些基因表达异常，导致细胞的生命历程异常，A正确；某些基因通过大规模的去甲基化和再甲基化过程进行重新编程，从而产生具有发育潜能的细胞，说明特定阶段的细胞基因甲基化程度与细胞全能性的大小相关，B正确；DNA甲基化对于特定类型细胞基因表达的建立与维持起关键性作用，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，高度分化的细胞存在基因的甲基化，C错误；基因的去甲基化进行重新编程，可调控遗传信息的表达，D正确。]

12．着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因于DNA损伤。深入研究后发现患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修复而引起突变。这说明一些基因(　　)

A．是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状

B．是通过控制蛋白质分子的结构，从而直接控制生物的性状

C．是通过控制酶的合成，从而直接控制生物的性状

D．可以直接控制生物的性状，发生改变后生物的性状随之改变

A　[由题意可知，着色性干皮症起因于DNA损伤，并且患者体内缺乏DNA修复酶，由此说明该基因通过控制DNA修复酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物性状。]

13．1957年克里克提出“中心法则”，1970年他又重申了中心法则的重要性并完善了中心法则(如图)。下列有关叙述错误的是(　　)

A．①～⑤过程都可以在细胞内发生

B．①～⑤过程均遵循碱基互补配对原则

C．①和⑤过程在大肠杆菌细胞中可以同时进行

D．中心法则揭示了生物界共用同一套遗传密码

D　[①～⑤过程表示遗传信息的流动，都可以在细胞内发生，A正确；图中所有过程都遵循碱基互补配对原则，B正确；①是将DNA中遗传信息传递给RNA，为转录过程，⑤是将RNA中遗传信息翻译成氨基酸序列的过程，即翻译，大肠杆菌细胞为原核细胞，没有细胞核，转录和翻译可同时进行，C正确；中心法则揭示了遗传信息的流动方向或传递规律，并没有揭示生物界共用同一套遗传密码，D错误。]

14．下列关于线粒体DNA所控制的遗传过程的描述，不正确的是(　　)

A．线粒体DNA所控制的性状不遵循孟德尔分离定律

B．线粒体DNA是由卵细胞传递给子代的

C．线粒体DNA所控制的性状不能遗传给儿子

D．线粒体DNA在细胞分裂时随机地分配到子细胞中

C　[本题考查的是细胞质遗传的相关知识。线粒体DNA所控制的性状不遵循孟德尔分离定律，A正确；线粒体DNA是由卵细胞传递给子代的，B正确；线粒体DNA所控制的性状能遗传给儿子，C错误；线粒体DNA在细胞分裂时随机地分配到子细胞中，D正确。]

15．新冠病毒为有包膜病毒，可以通过膜融合进入宿主细胞，其基因组长度29.8Kb，为单链＋RNA，其5′端为甲基化帽子，3′端有多聚腺苷酸(PolyA)结构，与真核生物的信使RNA非常相似，可直接作为翻译的模板，表达出RNA聚合酶等物质。下列有关说法合理的是(　　)

A．该病毒属于RNA病毒，其遗传信息传递过程中需要逆转录酶参与

B．该病毒需在宿主细胞内增殖，侵入方式和T2噬菌体相同

C．人类成熟mRNA应该具有5′端甲基化帽子，3′端多聚腺苷酸(PolyA)等结构

D．该病毒与人体内的宿主细胞具有相同的碱基互补配对方式

C　[新冠病毒是单股正链RNA病毒，能以自身的遗传物质为模板进行复制和翻译，在遗传信息传递过程中不需要逆转录酶参与，A错误；该病毒有包膜，通过膜融合以胞吞的方式进入宿主细胞，而T2噬菌体侵染大肠杆菌是直接吸附后注入，不存在膜融合的现象，B错误；由题干信息“其5′端为甲基化帽子，3′端有多聚腺苷酸(PolyA)结构，与真核生物的信使RNA非常相似，可直接作为翻译的模板”可知，人类成熟mRNA(作为翻译的模板)应该具有5′端甲基化帽子，3′端多聚腺苷酸(PolyA)等结构，C正确；该病毒在遗传信息的传递过程中不存在A－T的碱基配对方式，与宿主细胞的碱基配对方式不同，D错误。]

　　　　　　 不能根据题目给出的信息回答问题

16．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了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。请回答下列问题。

图1

图2

(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____________________与启动子的结合，从而抑制基因的表达。

(4)小鼠的A基因可编码胰岛素生长因子－2(IGF－2)，a基因无此功能(A、a位于常染色体上)。IGF－2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的表型应为________。F1雌雄个体间随机交配，则F2的表型及其比例应为_____________________。

(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。

解析：(1)DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一，而表观遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变，所以DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。

(2)图2中过程①的模板链都含甲基，而复制后都只含一个甲基，说明过程①的方式是半保留复制，所以其产物都是半甲基化的，因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。

(3)由于RNA聚合酶与启动子结合，催化基因进行转录。研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响RNA聚合酶与启动子的结合，不能合成mRNA，从而抑制基因的表达。

(4)由于在小鼠胚胎中，来自父本的A及其等位基因能够表达，所以纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则F1的表型应为全部正常。由于卵细胞中的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，所以F1雌雄个体间随机交配，则F2的表型及其比例应为正常∶矮小＝1∶1。

(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DNA复制过程中掺入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由于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，所以AZA与“CG岛”中的胞嘧啶竞争甲基化酶，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)RNA聚合酶　(4)全部正常　正常∶矮小＝1∶1　(5)DNA复制　胞嘧啶