内容正文:
课时跟踪检测(十三) 基因表达与性状的关系
一、选择题
1.下面关于基因、蛋白质和性状三者关系的叙述,错误的是 ( )
A.生物体的性状完全由基因决定
B.基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制性状
C.基因与性状之间不都是一一对应的关系
D.中心法则总结了遗传信息的传递规律
2.金鱼草的纯合红花植株与纯合白花植株杂交,F1在强光、低温条件下开红花,而在遮阳、高温条件下则开白花。这个实例说明 ( )
A.基因型是性状表现的内在因素
B.表型是基因型的表现形式
C.基因型是性状表现的决定因素
D.表型是基因型与环境共同作用的结果
3.吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高,对染色体上的组蛋白也会产生影响,会通过某种途径遗传给下一代,属于表观遗传。以下对表观遗传叙述错误的是 ( )
A.DNA甲基化能使基因的碱基序列发生改变,其可能有利于生物适应环境
B.男性吸烟者精子中DNA的甲基化水平明显升高,使精子活力下降
C.DNA甲基化修饰的遗传现象是普遍存在的
D.除了DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达
4.在DNA甲基转移酶(Dnmt)的作用下,基因启动子区发生胞嘧啶的甲基化,可导致基因转录沉默。某植物用azaC处理后,胞嘧啶的甲基化水平明显降低,开花提前。当敲除Dnmt基因时,甲基化的DNA复制出的子链不会被甲基化。下列说法错误的是 ( )
A.胞嘧啶发生甲基化后,不会改变启动子区的碱基序列
B.Dnmt的作用能使该植物出现表观遗传,可能表现出开花正常
C.在无Dnmt基因时,甲基化的DNA复制三次才能得到去甲基化的DNA
D.上述过程可体现基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状
5.海龟在环境温度较高时,受精卵易发育为雌性,其体内雄性基因表达的调控机制如下:环境温度较高时,钙离子大量流入性腺细胞,经过一系列信号转导,抑制Kdm6B酶的活性;Kdm6B有利于组蛋白H3的合成,组蛋白H3与DNA结合紧密,导致雄性基因不表达,使得受精卵更易发育为雌性。下列叙述错误的是 ( )
A.Kdm6B酶催化Kdm6B的分解
B.温度影响到了雄性基因的转录过程
C.相同基因型的受精卵在分别发育成雄性和雌性后,体内的RNA和蛋白质已完全不同
D.不同温度条件下海龟发育为雄性或雌性都离不开基因的选择性表达
6.(2025·湖北高考)我国科学家对三万余株水稻进行筛选,成功定位并克隆出耐碱⁃耐热基因ATT,发现该基因编码GA20氧化酶,从而调控赤霉素的生物合成。适宜浓度的赤霉素通过调节SLR1蛋白的含量,能减少碱性和高温环境对植株的损伤。下列叙述错误的是 ( )
A.该研究表明基因与性状是一一对应关系
B.ATT基因通过控制酶的合成影响水稻的性状
C.可以通过调节ATT基因的表达调控赤霉素的水平
D.该研究成果为培育耐碱⁃耐热水稻新品种提供了新思路
7.蛋白D 是某种小鼠正常发育所必需,缺乏时表现为侏儒鼠。小鼠体内的A基因(位于染色体上)能控制该蛋白的合成,a 基因则不能。A基因的表达受位于其上游的P序列的调控。P 序列在精子中是非甲基化状态,传给子代则A 基因正常表达;在卵细胞中是甲基化状态,传给子代则A 基因不能正常表达,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.基因是否表达与 DNA 甲基化有关, DNA 甲基化对机体是不利的
B.基因型是Aa 的个体表现为正常鼠
C.降低甲基化酶的活性,发育中的小鼠侏儒症状都能一定程度上缓解
D.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
8.细胞中有两种DNA甲基化酶,从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其上一个胞嘧啶结合甲基基团,出现半甲基化;维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点,使其全甲基化,相关过程如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.两种甲基化酶使DNA发生不同程度的甲基化,这种变化可能遗传给后代
B.基因的部分碱基序列发生了甲基化,其控制的性状可能发生改变
C.甲基化程度不同一般不会影响DNA的复制,但会影响转录
D.不同甲基化酶的作用下,基因的碱基序列改变程度不同
二、非选择题
9.香豌豆的花色由非同源染色体上的两对等位基因(C/c和P/p)控制,下图为基因控制物质合成的途径(不考虑异常情况)。
(1)根据题干信息,从基因与性状的关系上分析,能够得出的结论:①基因通过控制 来控制代谢过程,进而控制生物体的性状;② 。
(2)开紫花的基因型有 种。基因型为CcPp的紫花香豌豆自交,后代植株的花色中紫色∶白色= ,其中能够稳定遗传的白花香豌豆的基因型有 。
(3)两株白花香豌豆杂交的后代中紫花香豌豆占1/4,这两株香豌豆的基因型为 。
10.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王,若以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。研究表明,蜂王浆会导致幼虫DNA甲基化减少,进而发育为蜂王。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,DNMT3基因的双链为α链和β链。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发生的场所是 ,其模板是 。
(2)DNA甲基化若发生在基因的启动子序列上,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。
(3)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,请根据题干信息推测蜂王浆中的蛋白可能 (填“促进”或“抑制”)DNMT3蛋白活性。
(4)已知注射DNMT3 siRNA(小干扰RNA)能抑制DNMT3基因表达,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雌蜂幼虫,平均分为A、B两组,请根据提示完成表中内容。
组别
处理方式
饲养方式
培养条件
预期结果
A组
①
②
其他条件相同且适宜
工蜂
B组
注射适量
DNMT3siRNA溶液
饲喂花粉和花蜜
③
(5)综上所述,性状是 的结果。
课时跟踪检测(十三)
1.选A 生物体的性状不完全是由基因决定的,环境对性状也有着重要影响,A错误;基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制性状,B正确;基因与性状之间并不都是一一对应的关系,可能一种基因会影响多种性状,也可能一种性状受多对基因控制,C正确;中心法则是指遗传信息可以从DNA流向DNA,也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即完成遗传信息的转录和翻译,遗传信息也可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA,该法则总结了遗传信息的传递规律,D正确。
2.选D 金鱼草的纯合红花植株与纯合白花植株杂交得F1(基因型均相同),同一基因型的个体在强光、低温条件下开红花,在遮阳、高温条件下则开白花,说明环境可以影响生物的表型,即生物的表型是基因型和环境共同作用的结果,D符合题意。
3.选A DNA甲基化并没有改变基因的碱基序列,但可通过遗传传递给子代,则可能有利于生物适应环境,A错误;基因的甲基化水平影响基因的表达,吸烟者精子中DNA的甲基化水平明显升高,使精子活力下降,B正确;表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中,DNA甲基化修饰的表现遗传现象是普遍存在的,C正确;除了DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰,也会影响基因的表达,从而影响生物体的性状,D正确。
4.选C DNA甲基化是表观遗传的一种类型,故胞嘧啶发生甲基化后,不会改变启动子区的碱基序列,A正确;由题意可知,当胞嘧啶的甲基化水平降低时,开花提前,而在Dnmt的作用下,基因启动子区发生胞嘧啶的甲基化,能使该植物出现表观遗传,可能表现出开花正常,B正确;由题干信息可知,当敲除Dnmt基因时,甲基化的DNA复制出的子链不会被甲基化,结合DNA的半保留复制特点,以一个双链均甲基化的DNA复制为例,复制一次的时候,得到的两个DNA分子均为一条甲基化的链和一条去甲基化的链,复制两次后会得到2个DNA分子两条链均为去甲基化,另外2个DNA分子均为一条链甲基化,另一条链去甲基化,C错误;题述过程可体现基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状,D正确。
5.选C 从“Kdm6B有利于组蛋白H3的合成,组蛋白H3与DNA结合紧密,导致雄性基因不表达,使得受精卵更易发育为雌性”可以推出,Kdm6B较多时更易发育为雌性;根据题意,环境温度较高时,受精卵更易发育为雌性,所以此时Kdm6B会较多,而此时Kdm6B酶的活性受抑制,即Kdm6B酶活性受抑制时会导致Kdm6B的含量增多,说明Kdm6B酶催化Kdm6B的分解,A正确。由环境温度较高时,组蛋白H3与DNA结合紧密,导致雄性基因不表达可以推出,温度影响到了雄性基因的转录过程,B正确。相同基因型的受精卵在不同条件下分别发育成雄性和雌性后,体内的遗传物质仍相同,由于基因的选择性表达,雌性和雄性个体中的RNA和蛋白质并不是完全不同,C错误。个体发育都离不开基因的选择性表达,D正确。
6.选A 根据题意,研究发现的ATT基因编码GA20氧化酶调控赤霉素合成,进而影响水稻耐碱性和耐高温两个方面的性状,说明一个基因可以影响多个性状,A错误。ATT基因编码GA20氧化酶,GA20氧化酶参与调控赤霉素的生物合成,从而影响水稻的相关性状,说明ATT基因通过控制酶的合成影响水稻的性状,可以通过调节ATT基因的表达来调控GA20氧化酶的合成量,进而调控赤霉素的水平,B、C正确。成功定位并克隆出耐碱⁃耐热基因ATT,为培育耐碱⁃耐热水稻新品种提供了新思路,D正确。
7.选D DNA甲基化会影响基因的表达,但DNA甲基化不一定对机体是不利的,A错误。P序列在精子中是非甲基化状态,传给子代则A基因能正常表达;在卵细胞中是甲基化状态,传给子代则A基因不能正常表达,故基因型为Aa的个体可能是侏儒鼠,B错误。降低甲基化酶的活性,导致P序列甲基化程度降低,对A基因表达的抑制作用降低,从而使得发育中的小鼠侏儒症状(基因型为Aa)能一定程度上缓解,但基因型为aa的小鼠侏儒症状无法缓解,C错误。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,D正确。
8.选D DNA甲基化可能遗传给后代,A正确;基因的部分碱基序列发生了甲基化,影响了基因的表达,因此控制的性状可能发生改变,B正确;甲基化程度一般不会影响DNA复制的进行,但会影响基因的转录,C正确;DNA甲基化不会导致碱基序列发生改变,D错误。
9.解析:(1)从图中可以看出,基因和性状的关系:一是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;二是花色由两对基因控制,说明一种性状可以由多对基因控制。
(2)紫花植株需要有酶C和酶P,所以基因型是C_P_,有CCPP、CcPP、CCPp和CcPp四种基因型;CcPp自交,子代基因型及比例为C_P_∶C_pp∶ccP_∶ccpp=9∶3∶3∶1,只有C_P_表现为紫花,其余全是白花,所以紫花∶白花=9∶7,白花植株的基因型有CCpp、Ccpp、ccPP、ccPp、ccpp,自交都不发生性状分离,所以都能稳定遗传。
(3)白花香豌豆杂交产生的后代中紫花香豌豆(基因型是C_P_)占1/4,说明亲代基因型是Ccpp和ccPp。
答案:(1)①酶的合成 ②一种性状可以由多对基因控制 (2)4 9∶7 CCpp、Ccpp、ccPP、ccPp、ccpp (3)Ccpp和ccPp
10.解析:(1)过程①表示转录,若①以基因的β链为模板,根据碱基互补配对原则,以及RNA聚合酶的移动方向(沿着模板链3'端→5'端方向移动),则虚线框中合成的RNA的碱基序列为5'⁃CUUGCCAGC⁃3'。过程②是以RNA为模板合成蛋白质的过程,表示翻译,翻译的场所是细胞质中的核糖体;翻译的模板是mRNA。
(2)启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点,用于驱动基因的转录,若DNA甲基化发生在基因的启动子序列上,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转录过程。
(3)蜂王浆导致幼虫DNA甲基化减少,进而发育为蜂王。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,由此可推测,蜂王浆中的蛋白可能抑制DNMT3蛋白活性,使幼虫DNA甲基化减少,进而发育为蜂王。
(4)DNMT3 siRNA(小干扰RNA)能抑制DNMT3基因表达,本实验的目的是验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素,因此实验的自变量为是否注射适量的DNMT3 siRNA,因变量是雌蜂幼虫发育的结果,据此补充实验过程见答案。如果A组发育成工蜂,B组发育成蜂王,则能验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素。
(5)如果没有蜂王浆中的蛋白的影响,雌蜂幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂,受基因控制;如果有蜂王浆中的蛋白的影响,蜂王浆中的蛋白导致雌蜂幼虫DNA甲基化减少,进而发育为蜂王,该过程中环境影响了基因的表达,综上所述,性状是基因和环境共同作用的结果。
答案:(1)5'⁃CUUGCCAGC⁃3' 核糖体 mRNA (2)转录 (3)抑制 (4)①注射等量不含DNMT3 siRNA溶液的溶剂 ②饲喂花粉和花蜜 ③蜂王 (5)基因和环境共同作用
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