必修2《遗传与进化》第2节 基因表达与性状的关系评优课课件ppt

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第四章 第2节 基因表达与性状的关系一、单选题1．在人类胚胎发育的不同时期，红细胞中的ε-珠蛋白基因（基因1）和γ-珠蛋白基因（基因2）的表达情况不同，具体如下图所示。下列相关叙述错误的是（       ）注：图中代表“—CH3”A．两种珠蛋白基因在不同时空进行了选择性表达B．启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别C．a链为这两种珠蛋白基因转录的模板链D．甲基化修饰是一种表观遗传调控方式【答案】C【解析】【分析】据图可知，人类胚胎发育的早期，γ-珠蛋白基因的启动子发生甲基化，使RNA聚合酶不能识别，从而不能表达，而ε-珠蛋白基因可正常表达；在胚胎发育的中期，ε-珠蛋白基因的启动子发生甲基化，使RNA聚合酶不能识别，从而不能表达，而γ-珠蛋白基因可正常表达。【详解】A、据图可知，胚胎发育早期，ε-珠蛋白基因表达，γ-珠蛋白基因不表达，而胚胎发育中期，ε-珠蛋白基因不表达，γ-珠蛋白基因表达，说明两种珠蛋白基因在不同时空进行了选择性表达，A正确；B、启动子是RNA聚合酶识别和结合的序列，因此启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别，B正确；C、在转录过程中，DNA模板被转录方向是从3′端向5′端；RNA链的合成方向是从5′端向3′端，因此转录的模板是b链，C错误；D、甲基化修饰不影响基因中碱基序列，影响的是基因的转录，因此是一种表观遗传调控方式，D正确。故选C。2．下图为脉胞霉菌体内精氨酸的合成途径示意图，下列说法正确的是（　　）A．图示4种基因的遗传遵循自由组合定律B．若基因②表达，不一定能合成精氨酸，若基因④表达，一定能合成精氨酸C．图中代谢过程说明，基因可以通过控制蛋白质的合成直接控制生物的性状D．图中代谢过程说明，一个基因可以影响多个性状，而一个性状可以由多个基因共同控制【答案】D【解析】【分析】1、孟德尔遗传定律的适用范围：（1）适用生物：进行有性生殖的真核生物遵循，原核生物与病毒的遗传均不遵循；（2）适用遗传方式：适用于细胞核遗传，不适用于细胞质遗传。2、基因对性状的控制方式：（1）基因通过控制酶的合成来控制生物的代谢过程，进而间接控制生物的性状，如白化病、豌豆的粒形；（2）基因通过控制蛋白质分子结构来直接控制性状，如囊性纤维病。【详解】A、孟德尔遗传定律适用于进行有性生殖的真核生物，霉菌不进行有性生殖，遗传不符合自由组合定律，A错误；B、分析图可知，精氨酸是最终产物，要合成精氨酸，需要基因①②③④同时表达，B错误；C、图中代谢过程可说明，基因通过控制酶的合成来控制生物的代谢过程，进而间接控制生物的性状，C错误；D、分析图可知，基因①可以影响鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸琥珀酸以及精氨酸的合成，而精氨酸的合成同时受图中4个基因控制，所以图中代谢过程说明，一个基因可以影响多个性状，而一个性状可以由多个基因共同控制，D正确。故选D。3．纯种白毛小鼠（基因型为MM）与纯种黑毛小鼠（基因型为mm）交配，F1小鼠的毛色却表现出介于白色和黑色之间的一系列过渡类型。研究表明，M基因上有一段特殊的碱基序列，该序列有多个位点可发生甲基化（如图所示）。当没有发生甲基化时，M基因可正常表达，小鼠毛色为白色；反之，M基因表达就受到抑制，且发生甲基化的位点越多，基因表达被抑制的效果就越明显。下列有关叙述正确的是（　　）A．甲基化导致M基因表达受抑制的程度不同，从而使F1小鼠表现出不同的毛色B．甲基化导致M基因相应位点的碱基被替换，从而使F1小鼠表现出不同的毛色C．甲基化通过影响DNA聚合酶在M基因上的移动，从而抑制M基因表达D．若让F1小鼠与亲本中的黑毛小鼠交配，则后代小鼠的毛色一定都表现为黑色【答案】A【解析】【分析】1、分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合，在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。2、基因的表达：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程称为基因的表达。3、表观遗传是指DNA序列不发生变化，但基因的表达却发生了可遗传的改变，即基因型未发生变化而表现型却发生了改变。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。【详解】A、由题意“当没有发生甲基化时，M基因可正常表达，小鼠毛色为白色；反之，M基因表达就受到抑制，且发生甲基化的位点越多，基因表达被抑制的效果就越明显”可知，甲基化导致M基因表达受抑制的程度不同，从而使F1小鼠表现出介于白色和黑色之间的一系列过渡类型，A正确；B、由题意可知，甲基化只会导致基因表达受到抑制，不会导致碱基替换，B错误；C、DNA聚合酶在DNA复制过程中发挥作用，不会抑制M基因表达，C错误；D、F1中小鼠的基因型都是Mm，亲本黑色小鼠基因型是mm，其后代基因型为Mm和mm，若M基因发生了甲基化，那它们的后代可能是黑色和介于白色和黑色之间的一系列过渡类型，D错误。故选A。4．基因组印记是指来源于父本染色体和母本染色体上的等位基因在子代中表达出现差异的一种遗传现象，DNA甲基化是基因组印记最重要的方式之一，甲基化会导致基因无法表达，且在配子形成过程中可发生印记重建。若基因型均为Aa甲（A控制野生型，a控制突变型，“a甲”表示a基因甲基化）的雌雄小鼠杂交，雄性小鼠产生精子时A、a基因均被甲基化，雌性小鼠所产生卵细胞中的基因未出现甲基化。据此推测杂交子代小鼠的野生型与突变型的比例为（       ）A．无法判断 B．1:1 C．2:1 D．3:1【答案】B【解析】【分析】基因型均为Aa甲的雌雄个体在产生配子的时候，会发生印记重建，雄配子中的A基因、a基因均被甲基化，雌配子中的A基因、a基因均不被甲基化，甲基化会导致基因无法表达。【详解】根据分析可知，亲代雌鼠与雄鼠杂交，雄配子中的A基因、a基因均被甲基化，雌配子中的A基因、a基因均不被甲基化，雌配子种类和比例为A∶a=1∶1，雄配子种类和比例为A甲∶a甲=1∶1，雌雄配子随机结合的子代基因型及比例为AA甲（表现A控制的性状即野生型）∶A甲a（表现a控制的性状即突变型）∶Aa甲（表现为A控制的性状即野生型）∶aa甲（表现为a控制的性状即突变型）=1∶1∶1∶1，因此杂交子代小鼠的野生型与突变型的比例为1∶1，即B正确，ACD错误。故选B。5．生活中，手机的人脸识别解锁、购物时的刷脸支付等都运用了人脸识别技术，给我们的生活带来了极大的便利。下列有关叙述错误的是（       ）A．艾滋病病毒无DNA，不含基因B．同卵双胞胎的人脸性状可能存在一定的差异C．人脸具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性D．基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性【答案】A【解析】【分析】1、DNA分子中千变万化的碱基对的排列顺序构成了DNA分子的多样性；DNA分子中碱基对特定的排列顺序构成了每个DNA分子的特异性。2、基因可以通过控制酶的合成进控制细胞代谢而控制生物的性状，也可能通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。【详解】A、艾滋病病毒是RNA病毒，其基因位于RNA上，是有遗传效应的RNA片段，艾滋病病毒也有基因，A错误；B、 同卵双胞胎的人的基因组成一般是相同的，但也会存在基因突变、或者环境的影响，导致同卵双胞胎的人脸性状可能存在一定的差异，B正确；C、DNA分子中碱基对特定的排列顺序构成了每个DNA分子的特异性，基因控制性状，所以人脸具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性，C正确；D、DNA分子中千变万化的碱基对的排列顺序构成了DNA分子的多样性，而基因通常是具有遗传效应的DNA片段，故基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性，D正确。故选A。6．下列关于基因、蛋白质、性状三者关系的叙述不正确的是（　　）A．基因能够通过控制蛋白质合成直接控制性状表现B．基因能够通过控制酶的合成直接控制代谢过程，进而控制生物性状C．人的白化病症状是由于控制酪氨酸酶的基因异常引起的D．人的身高是一对基因控制的性状，该性状还受环境影响【答案】D【解析】【分析】基因对性状的控制：可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，也可以通过控制酶的合成控制细胞代谢进而间接控制生物的性状。【详解】A、控制蛋白质结构直接控制性状的表现是基因控制性状的途径之一，A正确；B、基因可以通过控制酶的合成控制代谢过程，进而间接控制生物体性状，B正确；C、人的白化病是因为控制酪氨酸酶的基因发生突变，导致酪氨酸不能转化成黑色素引起，C正确；D、人的身高由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用，该性状还受环境影响，D错误。故选D。7．DNA甲基化是指在转移酶的作用下，甲基基团转移到DNA某些碱基上，结果如下图，DNA甲基化会影响基因的表达，使生物的性状发生改变。下列相关叙述正确的是（　　）A．DNA甲基化导致生物性状发生改变的原因是DNA的碱基序列发生了改变B．DNA甲基化可能导致DNA聚合酶不能结合到DNA双链上，引起转录异常C．DNA甲基化转移酶催化甲基基团与碱基结合时表现出专一性D．在DNA复制过程中，甲基化的碱基仍可与子链中互补碱基形成磷酸二酯键【答案】C【解析】【分析】表观遗传是指生物体基因的碱基序列不变，而基因表达与表现型发生可遗传变化的现象。表观遗传形成的途径之一是分子内部分碱基甲基化，根据题意可知，DNA甲基化是指在转移酶的作用下，甲基基团转移到DNA某些碱基上，因此甲基化的发生并没有改变基因或者碱基的序列，而是影响基因的表达，使生物的性状发生改变。【详解】A、根据以上分析可知，DNA甲基化没有改变碱基的排列顺序，因此生物性状的改变与遗传信息无关，A错误；B、在基因的转录过程中，RNA聚合酶需结合到DNA单链上，DNA甲基化可能导致RNA聚合酶的结合受到影响，引起转录异常，B错误；C、DNA甲基化转移酶催化甲基基团的结合具有一定的选择性，因为图示中的甲基均连接在胞嘧啶上，因此表现出专一性，C正确；D、在DNA复制过程中，甲基化的碱基仍可与子链互补碱基形成氢键，一条链上的相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，D错误。故选C。8．表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。DNA甲基化修饰是形成表观遗传的一种重要机制。下列叙述错误的是（       ）A．DNA甲基化修饰可以遗传给后代B．DNA甲基化影响基因转录和翻译C．DNA甲基化引起的变异属于基因突变D．DNA甲基化可使基因型相同的个体表型不同【答案】C【解析】【分析】1、生物表观遗传是指基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，基因的表达和表型发生可遗传的变化现象。2、表观遗传学的主要特点：（1）可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间遗传。（2）可逆性的基因表达调节，也有较少的学者描述为基因活性或功能调节。（3）没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来解释。【详解】A、根据表观遗传的特点可知，DNA甲基化修饰可以遗传给后代，A正确；B、DNA的甲基化会导致一些基因不能表达，DNA去甲基化后相关基因才能表达，B正确；C、根据表观遗传的定义可知，DNA甲基化没有导致基因的碱基序列的改变，C错误；D，根据表观遗传的定义可知，DNA甲基化可使基因型相同的个体基因的表达情况不同，导致表型不同，D正确。故选C。二、多选题9．柳穿鱼花的形态结构受Lcyc基因的控制，柳穿鱼植株A和植株B花的形态结构不同，原因是这两植株中的B株在开花时Lcyc基因未表达，它们其他方面基本相同。下列说法正确的是（       ）A．这两株柳穿鱼植株体内的Lcyc基因的序列不同B．两株柳穿鱼植株的Lcyc基因相同、表型不同属于表观遗传C．植株A的Lcyc基因不表达的原因是该基因被高度甲基化了D．植株A和植株B杂交得F1，F1自交产生的F2中花形与植株B相似的数量较少【答案】BD【解析】【分析】1、表观遗传：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。2、在DNA碱基上增加甲基基团的化学修饰称为DNA甲基化。DNA甲基化是重要的转录调控机制，主要表现为抑制。一般情况下，DNA发生甲基化，基因沉默；DNA去甲基化，则沉默的基因会重新激活。【详解】A、这两株柳穿鱼植株体内的Lcyc基因的序列相同，只是B株在开花时Lcyc基因未表达，A错误；B、两株柳穿鱼植株的Lcyc基因相同、表型不同属于表观遗传，B正确；C、通过题干信息可知，植株B的Lcyc基因不表达，可能的原因是Lcyc基因高度甲基化，不能与RNA聚合酶结合，故无法进行转录产生mRNA，也就无法进行翻译最终合成Lcyc蛋白，C错误；D、两植株杂交，F1自交产生的F2会出现性状分离，可能存在与植株B相似的花，数量较少，D正确。故选BD。10．DNA甲基化通常发生于DNA的CG序列密集区，发生甲基化的DNA可以和某蛋白结合，使DNA链发生高度紧密排列，导致RNA聚合酶无法与其结合。下列说法正确的是（　　）A．DNA甲基化使生物体在基因序列不变的情况下可以发生性状的改变B．根据题干信息推测，结构越不稳定的DNA越容易发生甲基化C．DNA甲基化可调控基因的选择性表达D．对DNA去甲基化后其上的基因可以正常表达【答案】ACD【解析】【分析】表现遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表现遗传中最常见的现象之一。故DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。【详解】A、结合分析可知，DNA甲基化属于表观遗传，表观遗传使生物体在基因序列不变的情况下可以发生性状的改变，A正确；B、“DNA甲基化通常发生于DNA的CG序列密集区”，而G和C之间有三个氢键，稳定性较高，故结构越稳定的DNA越容易发生甲基化，B错误；C、甲基化直接抑制基因的转录，从而使基因无法控制合成相应的蛋白质，因此甲基化可以调控基因的选择性表达，C正确；D、甲基化是表观遗传，表观遗传是指生物体基因的碱基序列不变，故对DNA去甲基化后其上的基因可以正常表达，D正确。故选ACD。三、填空题11．如图是囊性纤维化的病因图解，请据图回答：（1）基因通常是指________。图中显示形成的CFTR蛋白结构异常的原因是________。（2）此种病例所涉及的是________基因对生物性状的控制。事实上，基因与性状并不是简单的线性关系，基因与________、基因与________、基因与________之间存在着复杂的相互作用。（3）通过图解可以看出，基因能通过________直接控制生物体的性状。（4）基因控制性状的另一种方式是基因通过控制________的合成来控制________，进而控制生物体的性状。【答案】     有遗传效应的DNA片段     基因缺失了3个碱基     单个     基因     基因产物     环境     控制蛋白质的结构     酶     代谢过程【解析】【分析】据图分析，囊性纤维病的病因是由于CFTR解题缺失三个碱基，发生了基因突变，导致蛋白质结构发生改变，从而导致功能异常。【详解】（1）基因通常是有遗传效应的DNA片段，基因上碱基排列顺序发生改变会导致其合成的蛋白质结构异常，图中显示CFTR结构异常的原因是基因缺失了3个碱基；（2）图中CFTR基因控制该病的发生，是由单个基因控制的；基因与性状之间并不是简单的线性关系，基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间都存在着复杂的相互作用；（3）（4）基因控制生物性状的方式有两种：一是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状，二是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，题图中显示该病是由CFTR基因直接控制蛋白质结构成，从而控制生物体的性状。【点睛】解答本题的关键是通过囊性纤维病的病因图分析，获取基因控制该病的途径属于控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。12．如图所示，野生型柳穿鱼的花为两侧对称花；突变型柳穿鱼的花为辐射对称花。研究人员将野生型柳穿鱼与突变型柳穿鱼进行杂交，F1均表现为两侧对称花。回答下列问题：(1)若将F1自交，F2的表现型及比例为野生型∶突变型=______，则该性状的遗传符合基因的分离定律。科研人员发现实验结果比例与预期不符，F2中两侧对称花与亲代的两侧对称花也不完全相同，而是可以明确区分为多种不同的形态。(2)金鱼草也会开两侧对称和辐射对称两种花（如上图）。已有研究表明金鱼草花的对称类型由cyc基因控制。为探究柳穿鱼中是否也存在类似的基因，可用运用______技术对柳穿鱼DNA进行检测。研究人员在柳穿鱼DNA中找到了与cyc基因相似度高达87%的核苷酸序列，命名为Lcyc基因。(3)研究人员对比了野生型和突变型柳穿鱼的Lcyc基因的碱基序列，发现两者Lcyc基因的编码序列是完全一致的。研究人员推测可能是Lcyc基因的表达情况不同导致两者性状不同，为证实该推测，还需要对两者发育过程中的______（填物质）进行检测。(4)研究人员检测到突变型柳穿鱼的Lcyc基因均未表达，证实了以上推测后，进一步用HindⅢ和PstⅠ两种限制酶对亲代和F2柳穿鱼Lcyc基因进行酶切分析。Lcyc基因中两种限制酶的酶切位点如图1所示；野生型（+）和突变型（P）柳穿鱼Lcyc基因酶切后的电泳结果如图2所示。分析实验结果可知，与野生型柳穿鱼相比，说明突变型柳穿鱼Lcyc基因中______（填“HindⅢ”、“PstⅠ”或“HindⅢ和PstⅠ”）酶切位点没有被切开。DNA分子发生甲基化，即在胞嘧啶上连接上甲基，使一些限制酶无法对甲基化的位点进行切割，同时导致基因无法表达。(5)综上信息，柳穿鱼出现辐射对称花的分子机制是______。【答案】(1)3:1(2)DNA测序(3)RNA和蛋白质(4)PstⅠ(5)由于Lcyc基因内部PstⅠ酶切位点发生甲基化，导致基因无法正常表达。【解析】【分析】基因分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代。野生型柳穿鱼的花为两侧对称花；突变型柳穿鱼的花为辐射对称花。野生型柳穿鱼与突变型柳穿鱼进行杂交，F1均表现为两侧对称花，说明两侧对称花是显性性状。(1)基因分离定律是指一对性状由一对等位基因控制，若F1自交，后代表现型比例为3:1则可判定花型性状符合基因分离定律。(2)检测DNA序列的技术是DNA测序技术，即对柳穿鱼DNA进行检测以便确定柳穿鱼细胞中是否存在该基因。(3)基因的编码序列一致但表达情况不同可能是转录和翻译过程出现问题，因此需要用分子杂交技术和抗原--抗体杂交技术进一步检测mRNA的相关的蛋白质是否出现。(4)图2中野生型有四个条带分别是2.4、2.2、0.7、0.5，而突变型只有一个2.4的条带，说明突变型中PstⅠ位点失活，没有被酶切成功。(5)题中信息若DNA分子发生甲基化会使一些限制酶无法对甲基化的位点进行切割，同时导致基因无法表达，因此柳穿鱼出现辐射对称花的分子机制是由于Lcyc基因内部PstⅠ酶切位点发生甲基化，导致基因无法正常表达。【点睛】本题考察了基因的表达的分子机制，正确解读电泳图并分析相关基因发生变异位点是解题关键13．家蚕的性别决定方式为ZW型。家蚕体色的油性和非油性是一对相对性状，受一对等位基因（用A、a表示）控制。这对基因位于Z染色体上，并且在W染色体上没有等位基因。现用纯合非油性雄蚕与油性雌蚕杂交，F1全表现为非油性，F1雎雄个体相互交配，F2中非油性雄蚕：非油性雌蚕：油性雌蚕=2：1：1。回答下列问题：(1)伴性遗传指______________________________，根据实验结果可判断该相对性状中显性性状是_______，F1雌雄个体的基因型是_____________________。(2)基因决定生物性状一般有两条途径，一条是基因通过控制__________来控制代谢过程进而控制生物体的性状，另一条是基因通过控制___________直接控制生物体的性状。除此之外，生物体的性状还受到__________的影响。(3)现在有纯合的家蚕的油性和非油性品系，请选择一个杂交组合，使杂交子代的雄性家蚕都为非油性，雌性家蚕都是油性，写出遗传图解。设计杂交组合形式：____________________。遗传图解：____________________。【答案】(1)     位于性染色体上的基因，遗传时总是与性别相关联     非油性     ZAZa ZAW(2)     酶的合成     蛋白质的结构     环境(3)     ZaZa×ZAW     【解析】【分析】相对性状中显隐性的判断：（1）亲代两个性状，子代一个性状，即亲2子1可确定显隐性关系。（2）亲代一个性状，子代两个性状，即亲1子2可确定显隐性关系。【详解】（1）伴性遗传指的是位于性染色体上的基因，遗传时总是与性别相关联；由“纯合非油性雄蚕与油性雌蚕杂交，F1全为非油性”可知非油性是显性性状；控制该性状的基因位于Z染色体上，而W染色体上不含有它的等位基因，纯合非油性雄蚕与油性雌蚕杂交，F1全表现为非油性，则纯合非油性雄蚕基因型为ZAZA，纯合油性雌蚕基因型为ZaW，F1基因型为ZAZa和ZAW，F1全表现为非油性。（2）基因决定生物性状一般有两条途径：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；二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；除此之外，生物体的性状还收到环境的影响，即表现型=基因＋环境因素。（3）欲设计一个一次能够鉴别该性状是伴性遗传还是非伴性遗传的杂交组合，可选择伴性遗传的测交，即选择隐性的同型个体和显性的异型个体杂交，故可选择ZaZa×ZAW杂交，观察子代表现即可判断性别，遗传图解如下：【点睛】本题考查伴性遗传的相关知识，首先要求考生能根据题干信息推断这对相对性状的显隐性关系，掌握伴性遗传的类型及特点，能结合所学的知识准确答题，属于考纲理解和应用层次的考查。