高中生物苏教版 (2019)必修2《遗传与进化》中心法则诠释了基因与生物性状的关系习题

课时分层作业(十三)　

(建议用时：40分钟)

题组一　中心法则

1．下列关于大肠杆菌细胞内遗传信息传递规律的叙述，错误的是(　　)

A．在逆转录酶的催化下，从RNA→DNA

B．从DNA→DNA，保证了遗传信息的稳定性

C．从DNA→蛋白质，实现了基因对性状的控制

D．从DNA→tRNA，保证细胞内氨基酸的转运

A　[在逆转录酶的催化下，从RNA→DNA只发生在某些病毒侵染宿主细胞的过程中，大肠杆菌属于原核生物，无此过程，A错误；从DNA→DNA，即DNA的复制，通过复制，DNA将遗传信息从亲代传给子代，保证了遗传信息的稳定性、连续性，B正确；从DNA→蛋白质，即基因的表达，基因控制生物体的性状通过控制蛋白质的合成来实现，C正确；从DNA→tRNA，即转录形成tRNA，tRNA具有转运氨基酸的功能，D正确。]

2．用链霉素和新霉素可使核糖体与单链DNA结合，这一单链DNA就可以代替mRNA翻译成多肽，这说明(　　)

A．遗传信息可由RNA流向DNA

B．遗传信息可由蛋白质流向DNA

C．遗传信息可由DNA流向蛋白质

D．遗传信息可由RNA流向蛋白质

C　[核糖体与单链DNA结合，这一单链DNA就可以代替mRNA翻译成多肽，这说明遗传信息可由DNA流向蛋白质。]

3．下图甲为基因表达过程，乙为中心法则图解，①～⑤表示生理过程。下列叙述正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　乙

A．图甲一定为染色体DNA上的基因表达过程，且需要多种酶参与

B．图甲中核糖体在mRNA上的移动方向为从左到右

C．图乙中涉及碱基A与U或U与A配对的过程是②③④⑤

D．图乙表示的是克里克在1957年提出的中心法则完整图解

C　[图甲可以表示原核细胞中DNA的转录和翻译过程，而原核细胞中无染色体，A项错误；图甲中根据核糖体上肽链的长短，可以判断核糖体在mRNA上的移动方向为从右到左，B项错误；②③④⑤过程分别为转录、翻译、RNA复制和逆转录过程，涉及碱基A与U或U与A配对，C项正确；克里克在1957年提出的中心法则图解只包括图乙中的①②③过程，D项错误。]

题组二　基因与生物性状的关系

4．下列关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述，错误的是(　　)

A．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关

B．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

C．基因可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

D．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达

A　[生物的性状是由基因和环境共同决定的，A项错误；基因可以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项正确；基因可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，如白化病，C项正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达，D项正确。]

5．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种性状

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。]

6．根据以下材料：

①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花；③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花。分析下列有关基因型和表型相互关系的说法，错误的是(　　)

A．由材料①②可知生物的性状表现是由基因型决定的

B．由材料①③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同决定的

C．由材料②③可知环境影响基因型的表达

D．由材料①②③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同作用的结果

B　[①和②、②和③实验中，都只有一个变量，可以得出结论。而①和③温度和基因型都不同，所以不能判断性状表现是由温度还是基因型决定的，或是由它们共同决定的。]

7．豌豆的圆粒和皱粒是由等位基因R、r控制的相对性状，当R基因插入一段外来DNA片段时就成为r基因。豌豆种子圆粒性状的产生机制如图所示。据图回答相关问题：

(1)a过程被称为________，需要用到的酶为________，与DNA复制相比，a过程特有的碱基互补配对方式是________。

(2)b过程发生的场所是________，所需要的原料是________，它是通过________转运到核糖体中。若淀粉分支酶含有350个氨基酸，则过程b最多会有____________种tRNA参与。

(3)已知蔗糖甜度比淀粉高，所以新鲜豌豆选择________(填“圆粒”或“皱粒”)的口味更佳。图示过程体现了基因通过_____________，进而控制生物性状。

[解析]　(1)a过程是由基因R形成单链RNA的过程，所以表示的是转录，用到的是RNA聚合酶。与DNA复制相比，此过程特有的碱基互补配对方式是A—U。              (2)b过程是由mRNA形成淀粉分支酶即蛋白质的过程，即翻译，发生在核糖体上，该过程所需要的原料是氨基酸，运载氨基酸的工具是tRNA。如果淀粉分支酶含有350个氨基酸，则过程b最多会有61种tRNA参与，因为tRNA最多有61种。              (3)由图可知圆粒是因为淀粉吸水而涨大的，已知蔗糖甜度比淀粉高，所以新鲜豌豆选择皱粒的会更甜。图示过程体现的是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状。

[答案]　(1)转录　RNA聚合酶　 A—U　(2)核糖体　氨基酸　tRNA　61　(3)皱粒　控制酶的合成来控制代谢过程

题组三　细胞分化的本质是基因选择性表达

8．人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的(　　)

A．DNA中的碱基排列顺序不同

B．核糖体不同

C．tRNA不同

D．mRNA不同

D　[人体神经细胞与肝细胞是通过细胞分化形成的，二者细胞中DNA的碱基排列顺序相同，但二者的形态结构和功能不同，其根本原因是在细胞分化的过程中基因的选择性表达。由于基因的选择性表达，不同的基因在转录过程中形成了不同的mRNA，进而通过翻译形成了不同的蛋白质。细胞分化过程中遗传物质不变，核糖体是翻译的场所，tRNA是翻译过程中运载氨基酸的工具，它们都不是导致人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同的根本原因。综上分析，A、B、C项均不符合题意，D项符合题意。]

9．下列有关细胞分化的叙述，正确的是(　　)

A．同一生物个体不同的细胞中DNA、mRNA、蛋白质的种类和数量互不相同

B．红细胞的形成与基因表达有关而与细胞分化无关

C．胡萝卜叶肉细胞脱分化形成愈伤组织后不具有全能性

D．细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果

D　[同一个体的不同种类细胞中，基因进行选择性表达，所以不同细胞中的mRNA和蛋白质不同，但DNA相同，A项错误；红细胞的形成与基因表达有关，与细胞分化也有关，B项错误；胡萝卜叶肉细胞脱分化形成愈伤组织后仍具有全能性，C项错误；细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果，D项正确。]

题组四　表观遗传及其作用机制

10．下列对表观遗传的叙述，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．这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现不同的表型

C．基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关

D．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

B　[这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。]

11．表观遗传现象普遍存在于生物体生命活动过程中，下列现象与表观遗传无关的是(　　)

A．基因组成相同的同卵双胞胎存在微小差异

B．一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同

C．两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同

D．一对色觉正常的夫妇，生育的两个男孩，一个色觉正常，一个患红绿色盲

D　[A、B、C三项所叙述内容都是生物体基因的碱基序列保持不变，基因表达和表型发生可遗传变化的现象，与表观遗传有关；人类红绿色盲属于伴X染色体隐性遗传病，一对色觉正常的夫妇，生育的两个男孩，一个色觉正常，一个患红绿色盲，说明女性为红绿色盲携带者，D项错误。]

12．表观遗传是指基因的碱基序列不改变，而基因表达和表型发生可遗传变化的现象。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的区域，称为“CpG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5­甲基胞嘧啶，5­甲基胞嘧啶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。回答下列问题：

图1　　　　　　　　　　图2

(1)图2中过程①是DNA以________方式进行复制的，其产物都是________(填“全”或“半”)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。

(2)研究发现，启动子中“CpG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合，从而抑制________。

(3)小鼠的A基因编码胰岛素样生长因子­2(IGF­2)，a基因无此功能(A、a位于常染色体上)。IGF­2是小鼠正常发育所必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中，来自父本的A基因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_____________________________。

(4)5­氮杂胞嘧啶核苷(5­AZA)常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病。推测5­AZA可能的作用机制之一是：5­AZA与“CpG岛”中的________竞争甲基化酶，从而降低DNA的甲基化程度。

[解析]　(1)DNA的复制方式为半保留复制；图2中①过程的产物都是半甲基化的；由于从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化，而维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化，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全甲基化状态。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，能启动转录过程。若启动子中“CpG岛”的甲基化影响相关蛋白质与启动子的结合，则会抑制转录(或基因的表达)。(3)若纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)杂交，则F1的基因型均为Aa，且其中来自父亲的A基因能够表达，来自母亲的a基因不能表达，因此F1的表型是(全部)正常。F1雌雄个体(♂Aa×♀Aa)间随机交配，由于来自父本的A基因及其等位基因能够表达，而来自母本的不能表达，则F2的表型及其比例应为正常∶矮小＝1∶1。              (4)5­氮杂胞嘧啶核苷(5­AZA)常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病，由于甲基化离不开甲基化酶，由此可推知5­AZA可能的作用机制之一是：5­AZA与“CpG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)半保留　半　维持甲基化酶　(2)转录(或基因的表达)　(3)(全部)正常　正常∶矮小＝1∶1　(4)胞嘧啶

13．牵牛花的颜色可随液泡中酸碱度的不同而发生变化，如液泡中的花青素在碱性环境时显蓝色，中性环境时显紫色，酸性环境时显红色，生理机制如下图所示。下列说法中正确的是(　　)

A．可以通过用无水乙醇提取花青素，体外模拟不同pH环境验证花色变化的机理

B．图中a、b过程是同时进行的，也能够发生在原核细胞中

C．牵牛花在清晨时开蓝花，中午转为紫色，下午则可能为红色

D．蛋白质R是一种载体蛋白，说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

D　[据图分析，a表示转录，b表示翻译，生成的蛋白质R为载体蛋白，可以协助H＋进入液泡，进而使花青素显现不同的颜色。花青素为水溶性色素，不可以用无水乙醇来提取，A项错误；在真核细胞中a、b过程不是同时进行的，B项错误；清晨，牵牛花经历了一个晚上，因为没有光，所以不能进行光合作用，只进行呼吸作用，氧化分解有机物，产生大量的二氧化碳，那么清晨的牵牛花含二氧化碳较多，二氧化碳溶于水呈酸性，使牵牛花中的花青素显红色，C项错误；蛋白质R是一种载体蛋白，说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，D项正确。]

14．下图所示为来自同一人体的4种细胞，下列叙述正确的是(　　)

A．因为来自同一人体，所以各细胞中的DNA含量相同

B．因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、功能不同

C．虽然各细胞大小不同，但细胞中含量最多的化合物相同

D．虽然各细胞的生理功能不同，但细胞中mRNA的种类和数量相同

C　[图示神经细胞、白细胞、小肠上皮细胞中的细胞核遗传物质相同，而卵细胞的细胞核中的遗传物质只有其他细胞的一半，A项错误；神经细胞、白细胞、小肠上皮细胞中携带的基因是相同的，它们的形态结构、功能不同是基因的选择性表达的结果，B项错误；虽然各细胞的大小不同，但细胞中含量最多的化合物都是水，C项正确；由于基因的选择性表达，图示各个细胞中形成的mRNA的种类、数量是不同的，D项错误。]

15．下图表示真核细胞中遗传信息的传递过程。请据图回答下列问题：

(1)科学家克里克提出的中心法则包括图中字母____________所示的遗传信息的传递过程。

(2)D过程表示tRNA运输氨基酸参与翻译，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸是________。

(3)如果图中④的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码④的基因长度至少有________对碱基。

(4)已知B过程是以DNA的一条链为模板合成的，若该链的一个碱基被替代，那么对①～⑤所代表的结构的影响可能是什么？

[解析]　(1)科学家克里克提出的中心法则包括图中A所示的DNA复制过程、B所示的转录过程和C所示的翻译过程。(2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC。某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸的密码子是UAC，UAC编码的是酪氨酸。(3)题图中④为一条肽链，其相对分子质量为2 778。若氨基酸的平均相对分子质量为110，假设④由m个氨基酸脱水缩合而成，则2 778＝110m－18×(m－1)，解得m＝30。如考虑终止密码子，则翻译④的模板链mRNA上共有31个密码子、93个碱基，进而推知编码④的基因长度至少有93对碱基。              (4)①～⑤均为肽链。B过程表示转录。若转录时DNA模板链的一个碱基被替换，则对①～⑤所代表的肽链结构的影响可能有如下三种情况：a.由于密码子的简并性，可能导致其转录形成的密码子编码的氨基酸不变，所以控制合成的肽链的结构不变。b.若其转录形成的密码子编码的氨基酸改变，则导致其控制合成的肽链中一个氨基酸发生改变，但肽链长度不变。c.若转录形成的密码子变成终止密码子，则会导致肽链长度改变或肽链无法合成。

[答案]　(1)A、B、C　(2)酪氨酸　(3)93　(4)结构不变或改变肽链中一个氨基酸(但肽链长度不变)或肽链长度改变或肽链无法合成。

对中心法则把握不准

16．科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列能正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图的是(　　)

D　[人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒，其遗传物质是RNA。感染人体细胞时，RNA进入细胞，并作为模板，在逆转录酶的作用下合成DNA，整合到人的染色体DNA上，DNA转录生成mRNA片段，指导合成病毒的蛋白质外壳。所以HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是：

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