2023届高考生物二轮复习细胞分化与表观遗传作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习细胞分化与表观遗传作业含答案，共18页。试卷主要包含了请阅读下面的文章，回答问题等内容，欢迎下载使用。

细胞分化与表观遗传
A组(选择题为单选)
1．在胚胎学研究中，人们注意到细胞间的相互作用对细胞分化和器官构建有一定的影响。还有实验证明，改变细胞所处的位置可导致细胞分化方向的改变。下列关于细胞分化的叙述正确的是(　　)
A．细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞分化完全由基因决定
B．已分化的细胞不可能具有细胞分裂能力
C．胚胎干细胞具有分化成多种类型的细胞并进一步形成机体组织和器官的潜能
D．细胞分化的方向的改变，与周围细胞分泌的信号分子的诱导无关
【答案】C
【解析】细胞分化是基因选择性表达的结果，分化方向受基因、机体、环境的共同作用，A错误；随着细胞分化程度的加深，细胞的分裂能力逐渐下降，已分化的细胞在特定条件下也可以分裂分化，B错误；胚胎干细胞具有分化成多种类型的细胞并进一步形成机体组织和器官的潜能，C正确；由题意可知，改变细胞所处的位置可导致细胞分化方向改变，可能与周围细胞分泌的信号分子诱导有关，D错误。
2．细胞分化需要多种调控蛋白的共同调控，MyoD是一种在成肌细胞分化为骨骼肌细胞的过程中起关键作用的调控蛋白。如果将MyoD蛋白基因转入人体外培养的成纤维细胞中表达，结果使来自皮肤结缔组织的成纤维细胞表现出骨骼肌细胞的特征。下列说法正确的是(　　)
A．体外培养的成纤维细胞表现出骨骼肌细胞的特征，是因为有功能的MyoD蛋白基因替换了失活的MyoD蛋白基因
B．因为MyoD蛋白基因无法复制、表达，人体内的成纤维细胞，表现不出骨骼肌细胞的特征
C．调控MyoD蛋白基因的表达是细胞分化的标志
D．表现出骨骼肌细胞特征的成纤维细胞的细胞膜上可能含有神经递质的受体和对电信号敏感的离子通道蛋白
【答案】D
【解析】体外培养的成纤维细胞表现出骨骼肌细胞的特征，是因为有功能的MyoD蛋白基因转入体外培养的成纤维细胞中表达，进而调控了成纤维细胞中相关基因的选择性表达，A错误；MyoD蛋白基因在成纤维细胞中无法表达，因此人体内的成纤维细胞，表现不出骨骼肌细胞的特征，但该基因可以复制，B错误；细胞分化的标志是基因的选择性表达，即MyoD蛋白基因的表达，C错误；骨骼肌细胞能接受传出神经释放的神经递质，而神经递质需要与肌细胞膜上的受体特异性识别，据此可推测表现出骨骼肌细胞特征的成纤维细胞的细胞膜上可能含有神经递质的受体和对电信号敏感的离子通道蛋白，D正确。
3．着丝粒是指染色体主缢痕部位的染色质，染色体凝集过程中，在着丝粒外侧由蛋白质装配形成动粒，负责将着丝粒与纺锤丝连结在一起。近期研究发现，纤维冠主要是由围绕在动粒外层的促使染色体分离的马达蛋白组成，与纺锤丝微管连接，支配染色体的运动和分离。下列相关叙述正确的是(　　)

A．在正常情况下，图中所示的姐妹染色单体含有等位基因
B．有丝分裂中期染色体的纤维冠连接细胞同一极的微管
C．某染色体纤维冠异常可能导致染色体数目变异
D．在减数分裂Ⅰ的前期，染色体的每个动粒都与纺锤体的微管相连
【答案】C
【解析】姐妹染色单体是由同一染色体复制而来的，其上面的基因一般是相同的，不含有等位基因，A错误；在有丝分裂中期，染色体在纺锤丝的牵引下移动，染色体的着丝粒排列在赤道板上，说明染色体的纤维冠连接细胞两极的微管，使之排列在赤道板上，B错误；由分析可知，纤维冠决定着染色体的运动和分离，当其异常时，染色单体不能正常分离，会导致子细胞中染色体数目异常，即产生染色体数目变异，C正确；在减数分裂Ⅰ的前期，同源染色体联会形成四分体，四分体在纺锤丝的牵引下移动，因此每条染色体只有一个动粒与纺锤体的微管(即纺锤丝)相连，D错误。
4．有研究表明，人类卵母细胞由于缺乏KIFC1蛋白，在分裂过程中常出现多极纺锤体，而小鼠、牛等哺乳动物卵母细胞的纺锤体则总是很稳定。剔除了小鼠和牛卵母细胞中的KIFC1蛋白后，小鼠和牛的卵母细胞会像人类卵母细胞一样组装出不稳定的纺锤体。根据该研究结果，下列相关推测不合理的是(　　)
A．人类出现异常卵细胞的概率高于小鼠和牛等哺乳动物
B．人类细胞中的KIFC1蛋白合成基因最可能在胚胎发育早期丢失
C．将KIFC1蛋白导入人类卵母细胞可能是一种减少缺陷卵子的方法
D．小鼠的KIFC1蛋白合成基因也可能在除卵母细胞外的其他细胞中表达
【答案】B
【解析】由于人类卵母细胞缺乏KIFC1蛋白，因此出现异常卵细胞的概率也高于小鼠、牛等哺乳动物，A正确；胚胎发育过程中细胞进行有丝分裂和细胞分化，通常不会导致基因丢失，人类卵母细胞KIFC1蛋白合成基因最可能保持基因沉默，B错误；根据该研究结果，KIFC1蛋白与卵母细胞纺锤体的形成有关，将KIFC1蛋白导入人类卵母细胞，使卵母细胞形成纺锤体的错误率下降，可能是减少缺陷卵子的新方法，C正确；该研究表明小鼠、牛等动物的卵母细胞中存在KIFC1蛋白，不能说明该蛋白的合成基因只在卵母细胞中表达，其他细胞一般也会正常分裂，因而在其他细胞中KIFC1蛋白合成基因也可能表达，D正确。
5．细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体，该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α酮戊二酸合成酶，调控细胞内α酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化。下列说法错误的是(　　)
A．α酮戊二酸合成酶的降解产物可被细胞再利用
B．α酮戊二酸含量升高不利于胚胎干细胞的分化
C．抑制L基因表达可降低细胞内α酮戊二酸的含量
D．目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜的流动性
【答案】C
【解析】α酮戊二酸合成酶被溶酶体降解，其降解产物可被细胞再利用，A正确；根据题干信息“该过程可通过降解α酮戊二酸合成酶，调控细胞内α酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化”，说明α酮戊二酸含量降低促进细胞分化，而含量升高不利于胚胎干细胞的分化，B正确；根据题干信息“该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解”，所以如果抑制L基因表达，则复合体不能与受体L结合，不利于降解α酮戊二酸合成酶，细胞中α酮戊二酸的含量会升高，C错误；目标蛋白进入溶酶体的过程通过膜融合体现了生物膜的流动性，D正确。
6．遗传印记是因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基化是遗传印记重要的方式之一，印记是在配子发生过程中获得的，在个体发育过程中得以维持，在下一代配子形成时印记重建。下图为遗传印记对转基因鼠的Igf2基因(存在有功能型A和无功能型a两种基因)表达和传递影响的示意图，被甲基化的基因不能表达。下列说法错误的是(　　)

A．雌配子中印记重建后，A基因碱基序列保持不变
B．由图中配子形成过程中印记发生的机制，可以断定亲代雌鼠的A基因来自其父方
C．亲代雌鼠与雄鼠杂交，子代小鼠的表型及比例为生长正常鼠∶生长缺陷鼠＝3∶1
D．被甲基化的基因不能表达的原因可能是甲基化后影响了RNA聚合酶与该基因的结合
【答案】C
【解析】遗传印记是对基因进行甲基化，影响其表达，碱基序列并没有改变，故雌配子中印记重建后，A基因碱基序列保持不变，A正确；由图中配子形成过程中印记发生的机制可知，雄配子中印记重建去甲基化，雌配子中印记重建甲基化，雌鼠的A基因未甲基化，可以断定亲代雌鼠的A基因来自其父方，B正确；亲代雌鼠基因型为Aa，产生的配子为甲基化A′∶甲基化a′＝1∶1，雄鼠基因型为Aa，产生的配子为未甲基化A∶未甲基化a＝1∶1。由于被甲基化的基因不能表达，所以子代小鼠基因型及比例为AA′(生长正常鼠)∶Aa′(生长正常鼠)∶A′a(生长缺陷鼠)∶aa′(生长缺陷鼠)＝1∶1∶1∶1，即子代小鼠的表型及比例为生长正常鼠∶生长缺陷鼠＝1∶1，C错误；RNA聚合酶可识别并结合启动子，用于驱动基因的转录，被甲基化的基因不能表达的原因可能是甲基化后影响了RNA聚合酶与该基因的结合，D正确。
7．小肠上皮细胞的寿命仅为几天，科研人员对小肠上皮细胞更新机制进行了研究。
(1)小肠干细胞以有丝分裂方式进行增殖。有丝分裂是将______________________________________________________，由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。人的体细胞中有23对染色体，则小肠干细胞有丝分裂后期有__________条染色体。
(2)小肠干细胞将____________成潘式细胞和小肠上皮细胞，如图1所示。潘式细胞合成的溶菌酶以____________方式分泌出细胞，具有一定的杀菌作用。

图1
(3)小肠干细胞中特异性地表达L蛋白，并且每个细胞中的表达量基本一致。科研人员将绿色荧光蛋白基因与L蛋白基因连接，转入小鼠受精卵细胞中。从转基因小鼠体内分离小肠干细胞进行离体培养，定期从培养液中取样，测定样品的绿色荧光强度，检测结果可反映出______________________________________。
(4)科研人员在上述小肠干细胞培养液中加入药物T，几天后洗去药物T，转入新的培养液中培养(记为第0天)，定期取样并测定样品的绿色荧光强度，结果如图2所示。药物T处理使蛋白S的合成量下降，药物T处理停止后0～4天，小肠干细胞中蛋白S的含量仍较低。结合实验数据推测，蛋白S对小肠干细胞的凋亡有________(填“促进”或“抑制”)作用。

图2
(5)研究发现，蛋白S含量较低时，小肠干细胞会分泌W因子，并作用于周围的小肠干细胞。据此推测，上述实验中第4天后荧光强度逐步恢复的原因是W因子__________________________________________________________________。综合上述研究分析，小肠受到外界环境刺激时，能通过多种调节作用维持小肠干细胞数目的相对稳定。
【答案】(1)亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中　92
(2)分化　胞吐
(3)小肠干细胞的数目
(4)抑制
(5)促进周围的小肠干细胞增殖，使小肠干细胞数目恢复
【解析】图1：小肠干细胞位于小肠隐窝，一方面分化形成潘氏细胞，另一方面分化形成小肠上皮细胞，小肠上皮细胞位于小肠绒毛；图2：药物处理后，随着实验天数的增加，绿色荧光强度相对值先减少，第4天时最少，然后增加，最后趋于平衡。
(1)小肠干细胞的分裂方式是有丝分裂，有丝分裂是指亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中。有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍，因此人的小肠干细胞有丝分裂后期有92条染色体。
(2)由图可知，小肠干细胞可以经过细胞分化，形成潘式细胞和小肠上皮细胞。潘式细胞合成的溶菌酶以胞吐方式分泌出细胞，具有一定的杀菌作用。
(3)L蛋白基因是目的基因，导入小鼠受精卵细胞前需要用限制酶进行切割，并用DNA连接酶将之与绿色荧光蛋白基因连接。绿色荧光蛋白基因相当于标记基因，所以小肠干细胞离体培养的培养液中绿色荧光强度可反映出小肠干细胞数目的多少。
(4)药物T处理停止后0～4天，小肠干细胞中蛋白S的含量仍较低。由图可知，药物T处理停止后0～4天，绿色荧光强度也较低，即小肠干细胞的含量较低，因此小肠干细胞中蛋白S的含量较低时，小肠干细胞的含量也较低，说明蛋白S对小肠干细胞的凋亡有抑制作用，蛋白S含量低，抑制凋亡的程度低，导致细胞数目少。
(5)由于蛋白S含量较低，小肠干细胞会分泌W因子，并作用于周围的小肠干细胞。图示第4天时S蛋白的含量最低，而后荧光强度逐步增加，说明W因子促进周围的小肠干细胞增殖，使小肠干细胞数目恢复正常。
8．间充质干细胞是一种多能干细胞，在组织损伤修复领域有较广泛的应用。成纤维细胞、肌成纤维细胞在创面愈合过程中起重要作用，科研人员对皮肤的创面愈合与细胞之间的相互作用做了如下研究。请回答相关问题：
(1)研究表明，肌成纤维细胞来源于皮肤成纤维细胞的转变，这种转变是通过__________过程实现的，发生这种转变的根本原因是______________________。肌成纤维细胞内由核糖体合成的胶原纤维、纤维连接蛋白等蛋白质经过____________________等细胞器分泌到细胞外修复组织损伤。在创面愈合过程中，肌成纤维细胞生成过度会造成瘢痕的增生。
(2)间充质干细胞可以产生外泌体(由细胞产生并分泌到细胞外的囊泡)，外泌体主要是由______________________等成分构成的生物膜包裹着内部的蛋白质、RNA等物质组成的。
(3)为探究间充质干细胞外泌体的作用，研究人员以无胸腺裸鼠为实验材料，进行如下实验。
实验一：将背部皮肤有创伤的裸鼠若干平均分为三组，处理方法及一段时间后检测结果如下表所示。

组别
向创面皮下四周注射的物质
观察皮肤创面愈合情况
检测αSMA表达量
1
缓冲液
伤口直径大，瘢痕大
＋＋＋
2
间充质干细胞＋缓冲液
伤口直径小，瘢痕小
＋
3
间充质干细胞外泌体＋缓冲液
伤口直径小，瘢痕小
＋
　　注：αSMA是肌成纤维细胞的标志产物。
实验二：为研究间充质干细胞外泌体对皮肤创面影响的机理，研究人员检测不同物质对成纤维细胞增殖能力的影响并通过划痕实验(原理如图所示)检测不同物质对成纤维细胞迁移能力的影响。一段时间后，结果如下表所示。


组别
向创面皮下四周注射的物质
对成纤维细胞增殖能力的影响
划痕
距离
4
缓冲液
4.8
1
5
间充质干细胞外泌体＋缓冲液
9.5
0.5
6
去除外泌体和间充质干细胞的培养基＋缓冲液
5.0
1
①实验一表明，间充质干细胞通过__________在创面愈合中发挥作用。
②综合实验一、二，可以看出间充质干细胞外泌体的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)外泌体中含有多种物质，确定外泌体中发挥作用的关键物质的实验思路是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)分裂分化(或分化)　基因的选择性表达　内质网和高尔基体
(2)蛋白质和脂质(或蛋白质和磷脂)
(3)①外泌体　②加快创面愈合，抑制皮肤成纤维细胞向肌成纤维细胞转变(或促进成纤维细胞增殖和迁移，抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞转变)
(4)将外泌体中的物质分离，分别观察它们的作用(或酶解法)
【解析】(1)皮肤成纤维细胞转变为肌成纤维细胞是通过分裂分化过程实现的，细胞分化的实质是基因的选择性表达；胶原纤维、纤维连接蛋白的实质是分泌蛋白，分泌蛋白的合成场所在核糖体，需要内质网和高尔基体的加工才能分泌到细胞外。
(2)外泌体是由细胞产生并分泌到细胞外的囊泡，囊泡也属于生物膜，生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质。
(3)①实验一：从上述实验结果可以看出，第2和3组的小鼠作用效果相同，伤口直径小，瘢痕小，αSMA表达量少，推测间充质干细胞通过外泌体加快创面愈合。
②从第6组去除外泌体和间充质干细胞的培养基＋缓冲液培养的结果，可以看出，成纤维细胞的增殖能力比第5组低，划痕距离增大，所以综合实验一、二，可以看出间充质干细胞外泌体的作用是：加快创面愈合，抑制皮肤成纤维细胞向肌成纤维细胞转变(或促进成纤维细胞增殖和迁移，抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞转变)。
(4)外泌体中含有多种物质，确定外泌体中发挥作用的关键物质的实验思路是：将外泌体中的物质分离，分别观察它们的作用。
9．请阅读下面的文章，回答问题。
多细胞生物体的正常发育离不开细胞分化过程中高度精巧的调控。
研究表明，分化细胞中的遗传物质并没有丢失，它们只是开启或关闭了特异的基因，而表观遗传则是控制着DNA中基因开启或关闭的重要机制。表观遗传通过改变DNA或染色体蛋白质上的化学修饰形成多种不同的细胞分化方向。
表观遗传中最重要的修饰是DNA甲基化，DNA中的某些碱基加上甲基后，基因的碱基序列不会改变，但是甲基化程度的高低会影响其转录的水平，甲基化程度越高，转录水平越低。在DNA复制时，DNA甲基转移酶能够使子代DNA获得与亲代DNA相同的DNA甲基化特征，从而使其在DNA复制和细胞分裂中被保留下来。
组蛋白是真核生物细胞核中与DNA结合在一起的蛋白质。科学家发现组蛋白的多种化学修饰也能够影响基因的表达。细胞核受到某些外界刺激可能会引起组蛋白修饰的改变，进而使基因出现越来越多的甲基化，直至其表达关闭，而另一些刺激引起的组蛋白修饰会使基因去甲基化，从而开启表达过程。
基因的表观遗传修饰会不会由亲代个体传递给子代个体呢？这取决于精卵形成过程及受精后细胞中发生的复杂变化，这些复杂变化会使表观遗传被重新编程。
怀孕早期遭受饥荒的女性，其后代罹患肥胖的概率比较高，因为表观遗传将其细胞编程为尽量减少能量消耗的模式。男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化程度明显升高。怀孕期间过量饮酒是导致出生缺陷和智力发育迟缓的重要因素，动物实验显示，酒精能够改变表观遗传修饰，影响下一代表型。
人体很复杂，每个人的健康和寿命都由基因组、表观遗传、环境因素等共同影响，目前研究人员尚不能预测表观遗传效应对后代的影响有多大，但我们应通过健康的生活方式，尽可能提高自己和后代的身体素质。
(1)在DNA分子复制过程中，____________原则保证了亲子代DNA分子碱基序列的一致性。据文中信息可知，__________________的参与使DNA甲基化特征能够保存在子细胞中。
(2)结合所学知识推测，特定序列的甲基化可能干扰了__________酶与基因的结合，进而降低转录水平。此外，由文中信息可知，环境因素会引起____________，进而影响基因甲基化程度的高低，最终影响基因的表达。
(3)某品系小鼠的毛色受AVY基因控制，AVY基因上游一段序列的甲基化程度影响AVY基因表达，甲基化程度越高、小鼠毛色越深。为证明“孕期过量饮酒可以通过改变表观遗传修饰影响后代表型”的假设，研究人员利用该品系小鼠设计了以下实验。

组别
小鼠
酒精摄入情况
检测指标




实验组
刚受孕的雌鼠
每天摄入一定量酒精

对照组
________
________
待小鼠产仔后，观察子代小鼠毛色
请填写表格完善以上实验方案，并预期实验结果：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)结合本文信息，请列举你应当采取的健康生活方式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)碱基互补配对　DNA甲基转移酶
(2)RNA聚合　组蛋白修饰改变
(3)刚受孕的雌鼠　不摄入酒精　实验组子代小鼠的毛色差异大于对照组
(4)不吸烟、不过量饮酒、不暴饮暴食
【解析】(1)在DNA分子复制过程中，碱基互补配对原则保证了亲子代DNA分子碱基序列的一致性。据文中信息可知，DNA甲基转移酶能够使子代DNA获得与亲代DNA相同的DNA甲基化特征，DNA甲基转移酶的参与使DNA甲基化特征能够保存在子细胞中。
(2)分析材料可知，DNA甲基化程度的高低会影响其转录的水平，结合所学知识推测，特定序列的甲基化可能干扰了RNA聚合酶与基因的结合，进而降低转录水平。此外，由文中信息可知，组蛋白的多种化学修饰也能够影响基因的表达，细胞核受到某些外界刺激可能会引起组蛋白修饰的改变，进而使基因出现越来越多的甲基化，即环境因素会引起组蛋白修饰改变，进而影响基因甲基化程度的高低，最终影响基因的表达。
(3)分析题意可知，该实验目的是为证明“孕期过量饮酒可以通过改变表观遗传修饰影响后代表型”的假设，故自变量是小鼠酒精摄入情况，因变量为子代小鼠毛色，根据实验组的处理和实验设计的对照原则和单一变量原则可知，对照组也应选用刚受孕的雌鼠，不摄入酒精作对照，由于孕期过量饮酒可以通过改变表观遗传修饰影响后代表型，而AVY基因上游序列的甲基化程度越高、小鼠毛色越深，预期实验结果为：实验组子代小鼠的毛色差异大于对照组。
(4)结合本文提到的关于影响表观遗传效应的因素有孕期饥饿、饮酒等，可知应当采取的健康生活方式为：不吸烟、不过量饮酒、不暴饮暴食。
B组(选择题为不定项)
1．小鼠毛色受常染色体上的一对等位基因A/a的控制。研究发现，若基因A发生甲基化修饰(甲基化修饰的基因用AY表示)，则小鼠毛色变成灰色。某实验室进行了两组杂交实验，其过程及结果如下图。
实验一
P　黄色鼠×黄色鼠

F1　黄色鼠　黑色鼠
　　　　比例　　2 　∶　 1　　
实验二
　　　P　　黄色鼠　×　灰色鼠

F1　黄色鼠　灰色鼠　黑色鼠
比例　　1 　∶　2 　∶　 1　　
下列相关分析，不合理的是(　　)
A．两实验中黄色鼠的基因型为Aa，黑色鼠的基因型为aa
B．基因A与基因AY的碱基序列不同，控制性状的表现不同
C．控制小鼠毛色的三个基因之间的显隐性关系为AY>A>a
D．实验二F1中灰色鼠与黑色鼠杂交，后代中黄色鼠占1/4
【答案】B
【解析】实验一的黄色鼠交配，子代出现黑色鼠，说明黑色鼠是隐性性状，则两实验中黄色鼠的基因型为Aa，黑色鼠的基因型为aa，A正确；分析题意，AY是由基因A发生甲基化修饰而成，属于表观遗传，表观遗传不改变基因的碱基序列，B错误；结合A项可知，实验一的亲本组合是Aa×Aa，子代黄色∶黑色＝2∶1，应是AA纯合致死；实验二黄色鼠Aa×AYa，子代为AYA∶AYa∶Aa∶aa＝1∶1∶1∶1，表现为黄色∶灰色∶黑色＝1∶2∶1，据此推测控制小鼠毛色的三个基因之间的显隐性关系为AY>A>a，C正确；实验二F1中灰色鼠(1/2AYA、1/2AYa)与黑色鼠(aa)杂交，子代出现黄色鼠Aa的概率为1/2×1/2＝1/4，D正确。
2．小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列相关叙述不正确的是(　　)

A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在一定浓度的CO2培养箱中进行培养
D．用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
【答案】ABD
【解析】为了获得更多的囊胚，可以采用激素注射促进成熟雌性个体超数排卵，然后将卵母细胞从母体内取出，在试管内与人工采集的获能精子进行体外受精，培育成胚胎，A错误；细胞a和细胞b是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的，故核基因相同，B错误；动物细胞培养时需要在5%CO2的培养箱中进行培养，以维持培养液的pH，C正确；运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞，首先必须用胰蛋白酶处理内细胞团(细胞a处)，分解细胞间的蛋白质等，使之分散成单个细胞，D错误。
3．人类偏肺病毒(HMPV)是一种呼吸道病原体，通过对自身遗传物质的N6甲基腺苷(m6A)修饰来降低宿主免疫蛋白识别病毒RNA的能力，躲避免疫系统的攻击，进而确保HMPV的复制增殖。动物实验表明，阻断m6A修饰会引发有效的适应性免疫应答，进而预防肺部感染。下列叙述正确的是(　　)
A．机体通过产生特异性抗体与HMPV结合阻止其在体液内增殖
B．HMPV的RNA发生m6A修饰有利于病毒侵染呼吸道细胞
C．通过诱变产生去m6A修饰的HMPV可以作为疫苗预防肺部感染
D．再次注射HMPV疫苗可增强记忆细胞增殖从而实现有效的免疫治疗
【答案】B
【解析】HMPV是病毒，病毒无细胞结构，必须在活细胞内增殖，不能在体液内增殖，A错误；分析题意可知，HMPV的RNA发生m6A修饰可降低宿主免疫蛋白识别病毒RNA的能力，躲避免疫系统的攻击，故HMPV的RNA发生m6A修饰有利于病毒侵染呼吸道细胞，B正确；分析题意可知，m6A修饰属于基因的甲基化，该过程遗传信息并未改变，而诱变会改变遗传信息，故应通过去甲基化修饰而非诱变来制备疫苗，C错误；再次注射HMPV疫苗可增强记忆细胞增殖，但疫苗的作用是免疫预防而非免疫治疗，D错误。
4．科学家将4个关键基因导入已分化的肌肉细胞中并表达，使这个细胞成为多能干细胞(iPS细胞)，该实验过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A．应用该技术可提高器官移植的成功率
B．iPS细胞所带遗传信息与肌肉细胞相同
C．关键基因表达使细胞功能趋向多能化，降低了细胞的分化程度
D．图示过程体现了iPS细胞的全能性
【答案】AC
【解析】分析图可知，诱导iPS细胞分化成所需器官后进行自体移植，避免发生免疫排斥反应，能提高器官移植的成功率，A正确；分析图可知，iPS细胞导入了外源基因，其遗传信息与肌肉细胞不同，B错误；关键基因表达使高度分化的细胞成为iPS细胞，类似于去分化，使细胞功能趋向多能化，降低了细胞的分化程度，C正确；图示过程中iPS细胞只是分化形成几种细胞，没有形成个体或各种细胞，故没有体现iPS细胞的全能性，D错误。
5．柳穿鱼是一种园林花卉，其花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。植株A、B的Lcyc基因的序列相同，植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化，在开花时不表达。研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而影响基因表达。科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A相似，少部分植株的花与植株B相似。下列叙述正确的是(　　)
A．生物体内基因的碱基序列相同，生存的环境相同，表型不一定相同
B．基因甲基化可能导致DNA构象改变，影响了基因的转录、翻译，导致性状改变
C．上述柳穿鱼的杂交情况说明植株B的Lcyc基因发生了隐性突变
D．基因甲基化程度越高，对基因的表达影响越大，导致F2中少部分植株的花与植株B相似
【答案】ABD
【解析】生物体内基因的碱基序列相同，生存的环境相同，由于基因的甲基化，表型不一定相同，A正确；基因甲基化会导致DNA构象改变，进而影响基因的转录、翻译过程，导致相关性状改变，B正确；植株A、B的Lcyc基因完全相同，只存在能否表达的差异，说明没有发生基因突变，C错误；F1自交后F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因甲基化程度越高，对基因的表达影响越大，因此，少部分植株的花与植株B的相似，D正确。
6．哺乳动物细胞中的每对同源染色体上都有来源标记，以标明该染色体源自父母中的哪一方。DNA甲基化是标记的主要方式，这些标记区域称为印记控制区。在Igf2基因和H19基因之间有一印记控制区(ICR)，ICR区域甲基化后不能结合增强子阻遏蛋白CTCF，进而影响基因的表达。该印记控制区对Igf2基因和H19基因的控制如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)

A．被甲基化的印记控制区ICR不能遗传给后代
B．父方和母方的ICR区域的碱基排列顺序不同
C．Igf2基因只能在雄性中表达，H19基因只能在雌性中表达
D．相同的基因，来自父方或母方产生的遗传效应可能不同
【答案】ABC
【解析】被甲基化的印记控制区ICR也能遗传给后代，A错误；父方和母方的ICR区域的碱基排列顺序相同，B错误；来源于雄性的Igf2基因和来源于雌性的H19基因可以在子代表达，而不是Igf2基因只能在雄性中表达，H19基因只能在雌性中表达，C错误；相同的基因，由于甲基化情况不同，则来自父方或母方产生的遗传效应可能不同，D正确。
7．经典遗传学是基于基因碱基序列改变所致基因表达水平的变化，如基因突变等。而表观遗传学主要研究基因碱基序列不变，但表型改变的现象。这种表型改变可能通过多种机制，包括DNA甲基化、遗传印记、X染色质失活和非编码RNA调控等。回答下列问题：
(1)柳穿鱼是一种园林花卉，其花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。A、B两株柳穿鱼体内Lcyc基因的碱基序列完全相同，植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接了甲基)，开花时不能表达，从而导致A、B植株的花明显不同。试分析植株B的Lcyc基因高度甲基化后不能表达的原因可能是________________________________________________________________________。
(2)小鼠正常发育必需一种蛋白质——胰岛素样生长因子2(生长调节素A)，当控制合成该蛋白质的基因Igf2突变为Igf2m时，小鼠因缺乏该种蛋白质而个体矮小。科学家研究发现，该对等位基因位于常染色体上，遗传时会出现“基因印记”现象，即子代中来自双亲的基因中只有一方能表达，另一方被“印记”而不表达。基因型为Igf2Igf2、Igf2Igf2m、Igf2mIgf2m的小鼠的表型分别为__________、____________、__________(填“正常型”“矮小型”或“不能确定”)。选取基因型为Igf2Igf2、Igf2mIgf2m的雌雄小鼠进行正交和反交，结果子代小鼠的表型总是与父本一致，说明______________________________________。
(3)已知雌性动物(XX)的两条X染色体中随机的一条X染色体失活，而雄性(XY)中单条X染色体保持活性。根据该理论，请分析抗维生素D佝偻病(其基因用D、d表示)的男性患者与女性患者的发病程度是否相似？__________。理由是________________________________。
(4)非编码RNA是指不能翻译为蛋白质的功能性RNA分子。近年来大量研究表明，非编码RNA在表观遗传学的调控中扮演了越来越重要的角色。其中一种机制是RNA干扰，即该非编码RNA能特异性地与mRNA结合，抑制mRNA的功能。科学家利用RNA干扰技术可应用于研究某个基因的功能，分析其作用原理是________________________________________________________________________
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【答案】(1)Lcyc基因不能转录(或RNA聚合酶不能与甲基化后的基因结合)
(2)正常型　不能确定　矮小型　被印记而不表达的基因来自母方
(3)相似　其中一条XD或Xd失活
(4)RNA干扰技术干扰生物体本身的mRNA，导致相应蛋白质无法合成，从而使特定基因沉默
【解析】(1)基因的表达包括转录和翻译过程，其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程需要RNA聚合酶与启动子结合后起作用，故植株B的Lcyc基因高度甲基化后不能表达的原因可能是Lcyc基因高度甲基化后不能转录，或是RNA聚合酶不能与甲基化后的基因结合，使其不能转录。
(2)由题意知，Igf2基因控制合成的蛋白质分子对个体生长、发育具有重要作用，而Igf2m表现为个体矮小，基因型为Igf2Igf2个体，由于Igf2基因控制合成的蛋白质分子对个体生长、发育具有重要作用，因此是正常型，基因型为Igf2mIgf2m的个体不能合成对生长、发育具有重要作用的生长因子，表现为矮小型；而基因型为Igf2 Igf2m个体，由于不能确定是Igf2基因表达还是Igf2m基因表达，因此其表型不能确定；由正交、反交的结果可知，杂交后代基因型都同样是Igf2Igf2m，如果Igf2来自父本，则Igf2表达，Igf2来自母本，则不表达，Igf2m来自母本不表达、来自父本表达，因此被印记而不表达的基因来自母方。
(3)分析题意可知，雌性动物(XX)的两条X染色体中随机的一条X染色体失活，而雄性(XY)中单条X染色体保持活性，抗维生素D佝偻病属于伴X染色体显性遗传病，女性患者的基因型可能是XDXD或XDXd，男性患者是XDY，由于其中一条XD或Xd失活，故抗维生素D佝偻病的男性患者与女性患者的发病程度相似。
(4)由于RNA是基因表达的媒介，科学家可通过向生物体内注入特定的非编码RNA，干扰生物体本身的mRNA，导致相应蛋白质无法合成，从而使特定基因沉默，进而可应用于研究某个基因的功能。
8．3T3L1前脂肪细胞在胰岛素(INS)、地塞米松(DEX)和3异丁基1甲基黄嘌呤(IBMX)的刺激下，具有100%分化为成熟脂肪细胞的能力，是目前研究肥胖的常用细胞模型。为研究发酵大麦提取物(LFBE)对3T3L1前脂肪细胞活力与分化的影响，科研人员在适宜条件下进行了以下实验。实验材料如下：小鼠3T3L1前脂肪细胞，细胞培养液，未发酵大麦提取物(RBE)，发酵大麦提取物(LFBE)，胰岛素，地塞米松(DEX)，3异丁基1甲基黄嘌呤(IBMX)等。
实验1：用RBE与LFBE分别处理小鼠3T3L1前脂肪细胞24 h、48 h后，测定3T3L1前脂肪细胞的存活率，结果如图所示。


(1)3T3L1前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞可能是__________________的结果。
(2)根据实验1的结果可得出的结论是________________________________________________________________________
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实验2：用三种不同浓度的RBE与LFBE分别诱导3T3L1前脂肪细胞分化8 d后，观察细胞形态，记录脂滴数量，统计细胞分化率。结果显示，与模型组细胞相比，RBE处理组均未显著减少细胞内脂滴数量，LFBE处理组均能显著减少细胞内脂滴数量。回答下列问题：
(3)实验2中模型组的实验处理是________________________________________，这样处理的目的是__________________________________________________。
(4)根据实验2的结果推测，LFBE能______________(填“促进”或“抑制”)3T3L1前脂肪细胞分化。进一步研究发现，LFBE能减少脂代谢相关基因的mRNA表达量，增加葡萄糖转运蛋白的mRNA表达量，由此推测，LFBE影响前脂肪细胞分化的作用机理可能是________________________________________________________________________
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【答案】(1)基因选择性表达
(2)低于250 μg·mL－1的RBE和LFBE不影响3T3L1前脂肪细胞的活力。RBE浓度超过1 000 μg·mL－1时对3T3L1前脂肪细胞的活力有一定的抑制作用。LFBE浓度达到500 μg·mL－1时，可显著抑制3T3L1前脂肪细胞的活力，且随着浓度的增大和时间的延长，抑制作用不再有明显变化
(3)3T3L1前脂肪细胞＋细胞培养液＋INS＋DEX＋IBMX　保证3T3L1前脂肪细胞100%分化为成熟脂肪细胞(或保证100%的分化率)
(4)抑制　LFBE可通过调节相关基因的表达(转录)，减少脂肪合成，增强细胞对葡萄糖的摄取，从而抑制3T3L1前脂肪细胞的分化
【解析】(1)3T3L1前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞是基因选择性表达的结果。
(2)根据分析可知：低于250 μg·mL－1的RBE和LFBE不影响3T3L1前脂肪细胞的活力。RBE浓度超过1 000 μg·mL－1时对3T3L1前脂肪细胞的活力有一定的抑制作用。LFBE浓度达到500 μg·mL－1时，可显著抑制3T3L1前脂肪细胞的活力，且随着浓度的增大和时间的延长，抑制作用不再有明显变化。
(3)根据实验原则和实验目的可知：为了保证3T3L1前脂肪细胞100%分化为成熟脂肪细胞(或保证100%的分化率)，实验2中模型组的实验处理是3T3L1前脂肪细胞＋细胞培养液＋INS＋DEX＋IBMX。
(4)根据实验2题干分析可知：LFBE能抑制3T3L1前脂肪细胞分化，根据“LFBE能减少脂代谢相关基因的mRNA表达量，增加葡萄糖转运蛋白的mRNA表达量”推测：LFBE可能通过调节相关基因的表达(转录)，减少脂肪合成，增强细胞对葡萄糖的摄取，从而抑制3T3L1前脂肪细胞的分化。