高中生物北师大版 (2019)必修2《遗传与进化》第三节 基因的选择性表达及表观遗传现象综合训练题

第三节　基因的选择性表达及表观遗传现象

基础巩固

1.DNA甲基化不改变基因中的碱基序列,基因仍能表达却发生可遗传的改变。研究发现原肠胚部分细胞与癌细胞DNA的甲基化模式高度相似。与正常细胞相比,癌细胞中大部分抑癌基因因启动子的异常甲基化而沉默。对不同的癌细胞DNA进行分析发现,癌变细胞中出现的基因突变频率远低于预期。下列说法或推断错误的是(　　)。

A.致癌因子可能导致某些基因异常甲基化

B.原肠胚的部分细胞能合成某些癌胚抗原

C.基因表达的异常调控可能导致细胞癌变

D.癌细胞中抑癌基因的碱基序列一定异常

答案:D

2.在甲基转移酶的催化下,DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化,进而使染色质高度螺旋化,失去转录活性。下列相关叙述错误的是(　　)。

A.DNA甲基化会导致基因碱基序列的改变

B.DNA甲基化会导致mRNA合成受阻

C.DNA甲基化可能会影响生物的性状

D.DNA甲基化可能会影响细胞分化

答案:A

3.许多基因的启动子(基因的一种调控序列)内富含CG重复序列,若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化为5-甲基胞嘧啶,就会抑制基因的转录。下列与之相关的叙述,正确的是(　　)。

A.在一条单链上相邻的C和G之间通过氢键连接

B.胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变

C.胞嘧啶甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合

D.基因的表达水平与基因的甲基化程度无关

答案:C

解析:在一条脱氧核糖核苷酸单链上,相邻的C和G之间通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-”连接,A项错误。胞嘧啶甲基化导致表达过程中基因的转录被抑制,对已经表达的蛋白质结构没有影响,B项错误。胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录,其实质就是阻碍RNA 聚合酶与启动子结合,C项正确。由于基因的表达水平与基因的转录有关,所以与基因的甲基化程度也有关,D项错误。

4.下列关于表观遗传的叙述,错误的是(　　)。　

A.表观遗传现象中,生物表型发生改变是由于基因的碱基序列改变

B.组蛋白的乙酰化会影响基因的表达

C.基因发生足够多的DNA甲基化后,其转录会被阻止

D.表观遗传不一定都抑制转录,有的可导致翻译的终止

答案:A

5.细胞分化是细胞内“特定”基因选择性表达的结果,下列属于“特定”基因的是(　　)。　

A.核糖体蛋白基因 　　　　 B.ATP合成酶基因

C.DNA解旋酶基因 D.血红蛋白基因

答案:D

解析:基因的选择性表达是指在细胞分化过程中,基因在特定的时间和空间条件下有选择表达的现象,其结果是形成了形态结构和生理功能不同的细胞。核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因和DNA解旋酶基因所表达的产物是所有细胞正常生命活动所必需的,所以不属于特定基因;血红蛋白基因是只在红细胞中表达的基因。

6.细胞分化是基因选择性表达的结果,下列相关叙述正确的是(　　)。

A.不同的体细胞中表达的基因都不相同

B.基因的“沉默”可能与转录、翻译有关

C.去除细胞中不表达的基因,不影响细胞的全能性

D.在受精卵中,所有的基因都处于表达状态

答案:B

解析:不同的体细胞中表达的基因可能相同,如呼吸酶基因在所有细胞中都表达,A项错误。基因的“沉默”影响基因的转录、翻译,B项正确。细胞具有全能性的原因是细胞中含有该生物体中全套的遗传物质,如去除部分基因,则影响全能性,C项错误。在受精卵中,不是所有的基因都表达,如血红蛋白基因在受精卵中不表达,D项错误。

7.洋葱根尖分生区细胞不可能出现的生理现象是(　　)。

A.构建新的核膜

B.基因的选择性表达

C.DNA复制出现差错

D.细胞质中的线粒体DNA、叶绿体DNA都进行复制

答案:D

解析:洋葱根尖分生区细胞能进行有丝分裂,在分裂过程中有核膜的重新构建;会进行基因的选择性表达;DNA复制可能会出现差错;洋葱根尖细胞中不含叶绿体,不会出现叶绿体DNA复制。

8.飞蝗是农业害虫,也是昆虫学研究的重要模式物种。飞蝗的发育过程比较复杂,要经过卵、若虫、成虫三个时期。刚孵出的若虫叫作“跳蝻”,跳蝻经过5次蜕皮发育为成虫。请回答下列问题。

(1)飞蝗从受精卵→跳蝻→成虫的发育过程,细胞在不断分化,这是　　　　　　　　　　　的结果。 

(2)飞蝗的后肢肌肉非常发达,跳跃能力极强,后肢肌肉细胞与皮肤细胞内的DNA　　　　(填“相同”或“不相同”),mRNA　　　　　　(填“相同”“不相同”或“不完全相同”)。 

(3)飞蝗具有散居型和群居型两种形态,且这种居型的特征能够从亲代遗传给子代,飞蝗的这一性状的遗传属于　　　　　　。在飞蝗若虫的最初阶段人工注射DNA甲基化酶抑制剂后,飞蝗若虫和成虫的发育受到明显影响,散居型和群居型之间的转变受到抑制,说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)飞蝗的蜕皮过程也是表皮细胞不断死亡的过程,这属于　　　　　　。 

答案:(1)基因选择性表达

(2)相同　不完全相同

(3)表观遗传　飞蝗的这一表观遗传现象是由DNA甲基化引起的

(4)细胞凋亡

能力提升

1.鸡的输卵管细胞能合成卵清蛋白,红细胞能合成β-珠蛋白,胰岛细胞能合成胰岛素。把编码上述蛋白质的基因提取出来并分别将其变为单链,将从三种细胞中提取的总DNA也变为单链,然后把两部分单链混合,看能否形成互补配对区;另将同样的三种基因单链,与上述三种细胞中提取的总RNA进行混合,看是否形成互补配对区。上述实验结果如下表(“+”表示能形成互补配对区,“-”表示不能形成互补配对区)。

下列是表中①到⑥中填写的内容,其中正确的是(　　)。

A.+ + + - - -

B.+ - + - + +

C.+ - + + + +

D.- - - - + +

答案:B

解析:鸡的体细胞中具有该生物所有的基因,但有些基因表达,有些基因不表达。将总DNA的单链或总RNA单链与3种基因单链混合,如果出现互补的双链,则证明存在相应的DNA或RNA分子。输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中均有鸡全套的基因,将这三种基因单链分别与总DNA单链混合,均会出现杂合双链,因此①③⑤处都应填入“+”。如果某细胞不具有合成某物质的能力,就不会进行相关基因的转录,也就不会检测到RNA。由题意可知,红细胞不能合成卵清蛋白,因此红细胞中无与卵清蛋白基因相关的RNA,故②处应为“-”。输卵管细胞不能合成β-珠蛋白,因此输卵管细胞中无与β-珠蛋白基因相关的RNA,故④处应为“-”。胰岛细胞可以合成胰岛素,因此在胰岛细胞中有与胰岛素基因相关的RNA,故⑥处应为“+”。综上所述,①~⑥中填写的内容为+-+-++。

2.下列有关表观遗传调控的叙述,错误的是(　　)。

A.DNA甲基化多发生在基因的调控区　

B.染色质构象变化不会引起表观遗传现象

C.表观遗传是指某些基因碱基序列未变,但表型改变的现象

D.若某基因的部分序列因结合一种基团而不能与RNA聚合酶结合,导致某性状不表达,属于表观遗传

答案:B

解析:某些基因中碱基序列不变但表型改变的现象属于表观遗传。引起表观遗传的主要因素有DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质构象变化等。DNA甲基化会改变基因的表达,多发生在基因的调控区,导致基因控制的性状发生改变,A项正确。基因碱基序列未变,但表型发生改变的现象,属于表观遗传,C项正确。若某基因的部分序列因结合一种基团而不能与RNA聚合酶结合,就会影响转录,进而改变生物性状,属于表观遗传,基因调控区内的甲基化就与此类似,D项正确。

3.真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为21~23个核苷酸的小分子RNA(简称miRNA),它们能与相关基因转录出来的mRNA互补,形成局部双链,从而导致基因不能表达,这属于表观遗传。由此可以推断,miRNA抑制基因表达的分子机制是(　　)。

A.阻断rRNA装配成核糖体

B.妨碍双链DNA分子的解旋

C.干扰tRNA识别密码子

D.影响RNA分子的远距离转运

答案:C

解析:由题干可知,miRNA能与相关基因转录出来的mRNA互补,说明miRNA能识别mRNA上的碱基并与之配对。而正常状态下,与mRNA上的密码子配对的是tRNA上的反密码子。由此可以推断出miRNA通过干扰tRNA识别密码子来抑制基因表达。

4.以下不属于表观遗传特点的是(　　)。

A.基因表达的活性发生改变

B.基因组碱基可能发生改变

C.可能引起疾病

D.DNA序列没有发生改变

答案:B

解析:表观遗传没有DNA序列的改变,基因组碱基没有发生改变,B项错误。

5.下列对表观遗传的理解,正确的是(　　)。　

A.DNA甲基化与环境因素无关

B.DNA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规律

D.DNA甲基化导致基因的碱基序列发生改变

答案:C

解析:环境因素会影响DNA甲基化,A项错误。DNA甲基化影响基因的转录过程,B项错误。表观遗传现象不符合孟德尔遗传规律,C项正确。DNA的甲基化不会导致基因的碱基序列发生改变,D项错误。

6.细胞的基因可分为管家基因(所有细胞中均要表达的基因)和奢侈基因(不同类型细胞中特异性表达的基因)两类,下表为人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况。请回答下列问题。

(1)四种基因中可能属于管家基因的是　　　　。 

(2)甲基因　　　　　(填“能”或“不能”)表示控制胰岛素合成的基因,理由是。

(3)细胞分化的实质是　　　　(填“管家基因”或“奢侈基因”)的选择性表达。 

(4)三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是　　　　　　　　　　　　　;三种细胞的形态、功能表现不同,从细胞结构方面分析其原因是　。

答案:(1)丁

(2)能　胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达

(3)奢侈基因

(4)人体细胞都来源于同一个受精卵　细胞器的种类和数量不同

解析:(1)由题表可知,丁基因在三种细胞中均表达,结合题中信息可知其应属于管家基因。(2)甲基因只在胰岛B细胞中表达,而胰岛素为胰岛B细胞的特定分泌物,故甲基因能表示控制胰岛素合成的基因。(3)根据表中信息可知,细胞分化的实质是奢侈基因的选择性表达,管家基因在每种细胞中都能表达。(4)人体所有体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的,有丝分裂过程中细胞内的遗传物质不变,因此三种细胞中均含有四种基因;从细胞结构方面分析,细胞中所含细胞器的种类和数量不同导致细胞的形态和功能不同。

7.表观遗传是某些基因中碱基序列不变但表型改变的现象。请回答下列问题。

(1)DNA甲基化是表观遗传中常见的现象之一,它是指在DNA碱基上选择性添加甲基,该过程需要某种特定的酶:DNA甲基化转移酶(Dnmt)。某些基因非编码区的—CCGG—位点被甲基化后,使　　　　　　酶不能与之结合,抑制转录过程,从而导致生物的　　　　　　发生改变。去甲基化后,该基因恢复功能。 

(2)大多数脊椎动物基因组DNA都有少量的甲基化胞嘧啶,且甲基化位点可随DNA的复制而遗传,这是因为DNA复制后,　　　　　　　　　　　　可将新合成的未甲基化的位点进行甲基化,从而控制基因的正常表达。 

答案:(1)RNA聚合　表型(性状、基因表达)

(2)DNA甲基化转移酶

解析:(1)转录需要RNA聚合酶的催化,故某些基因非编码区的—CCGG—位点被甲基化后,使RNA聚合酶不能与之结合,抑制转录过程,从而导致生物的性状发生改变。(2)大多数脊椎动物基因组DNA甲基化位点可随DNA的复制而遗传,这是因为DNA复制后,DNA甲基化转移酶(Dnmt)可将新合成的未甲基化的位点进行甲基化,从而控制基因的正常表达。