第三節(jié)　基因的選擇性表達(dá)及表觀遺傳現(xiàn)象基礎(chǔ)鞏固1.DNA甲基化不改變基因中的堿基序列,基因仍能表達(dá)卻發(fā)生可遺傳的改變。研究發(fā)現(xiàn)原腸胚部分細(xì)胞與癌細(xì)胞DNA的甲基化模式高度相似。與正常細(xì)胞相比,癌細(xì)胞中大部分抑癌基因因啟動子的異常甲基化而沉默。對不同的癌細(xì)胞DNA進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),癌變細(xì)胞中出現(xiàn)的基因突變頻率遠(yuǎn)低于預(yù)期。下列說法或推斷錯誤的是(　　)。A.致癌因子可能導(dǎo)致某些基因異常甲基化B.原腸胚的部分細(xì)胞能合成某些癌胚抗原C.基因表達(dá)的異常調(diào)控可能導(dǎo)致細(xì)胞癌變D.癌細(xì)胞中抑癌基因的堿基序列一定異常答案:D2.在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下,DNA的胞嘧啶被選擇性地添加甲基導(dǎo)致DNA甲基化,進(jìn)而使染色質(zhì)高度螺旋化,失去轉(zhuǎn)錄活性。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)。A.DNA甲基化會導(dǎo)致基因堿基序列的改變B.DNA甲基化會導(dǎo)致mRNA合成受阻C.DNA甲基化可能會影響生物的性狀D.DNA甲基化可能會影響細(xì)胞分化答案:A3.許多基因的啟動子(基因的一種調(diào)控序列)內(nèi)富含CG重復(fù)序列,若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化為5-甲基胞嘧啶,就會抑制基因的轉(zhuǎn)錄。下列與之相關(guān)的敘述,正確的是(　　)。A.在一條單鏈上相鄰的C和G之間通過氫鍵連接B.胞嘧啶甲基化導(dǎo)致表達(dá)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變C.胞嘧啶甲基化會阻礙RNA聚合酶與啟動子結(jié)合D.基因的表達(dá)水平與基因的甲基化程度無關(guān)答案:C解析:在一條脫氧核糖核苷酸單鏈上,相鄰的C和G之間通過“脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖-”連接,A項錯誤。胞嘧啶甲基化導(dǎo)致表達(dá)過程中基因的轉(zhuǎn)錄被抑制,對已經(jīng)表達(dá)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)沒有影響,B項錯誤。胞嘧啶甲基化會抑制基因的轉(zhuǎn)錄,其實質(zhì)就是阻礙RNA 聚合酶與啟動子結(jié)合,C項正確。由于基因的表達(dá)水平與基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān),所以與基因的甲基化程度也有關(guān),D項錯誤。4.下列關(guān)于表觀遺傳的敘述,錯誤的是(　　)?！?/span>A.表觀遺傳現(xiàn)象中,生物表型發(fā)生改變是由于基因的堿基序列改變B.組蛋白的乙酰化會影響基因的表達(dá)C.基因發(fā)生足夠多的DNA甲基化后,其轉(zhuǎn)錄會被阻止D.表觀遺傳不一定都抑制轉(zhuǎn)錄,有的可導(dǎo)致翻譯的終止答案:A5.細(xì)胞分化是細(xì)胞內(nèi)“特定”基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,下列屬于“特定”基因的是(　　)?！?/span>A.核糖體蛋白基因 　　　　 B.ATP合成酶基因C.DNA解旋酶基因 D.血紅蛋白基因答案:D解析:基因的選擇性表達(dá)是指在細(xì)胞分化過程中,基因在特定的時間和空間條件下有選擇表達(dá)的現(xiàn)象,其結(jié)果是形成了形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能不同的細(xì)胞。核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因和DNA解旋酶基因所表達(dá)的產(chǎn)物是所有細(xì)胞正常生命活動所必需的,所以不屬于特定基因;血紅蛋白基因是只在紅細(xì)胞中表達(dá)的基因。6.細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,下列相關(guān)敘述正確的是(　　)。A.不同的體細(xì)胞中表達(dá)的基因都不相同B.基因的“沉默”可能與轉(zhuǎn)錄、翻譯有關(guān)C.去除細(xì)胞中不表達(dá)的基因,不影響細(xì)胞的全能性D.在受精卵中,所有的基因都處于表達(dá)狀態(tài)答案:B解析:不同的體細(xì)胞中表達(dá)的基因可能相同,如呼吸酶基因在所有細(xì)胞中都表達(dá),A項錯誤。基因的“沉默”影響基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯,B項正確。細(xì)胞具有全能性的原因是細(xì)胞中含有該生物體中全套的遺傳物質(zhì),如去除部分基因,則影響全能性,C項錯誤。在受精卵中,不是所有的基因都表達(dá),如血紅蛋白基因在受精卵中不表達(dá),D項錯誤。7.洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞不可能出現(xiàn)的生理現(xiàn)象是(　　)。A.構(gòu)建新的核膜B.基因的選擇性表達(dá)C.DNA復(fù)制出現(xiàn)差錯D.細(xì)胞質(zhì)中的線粒體DNA、葉綠體DNA都進(jìn)行復(fù)制答案:D解析:洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞能進(jìn)行有絲分裂,在分裂過程中有核膜的重新構(gòu)建;會進(jìn)行基因的選擇性表達(dá);DNA復(fù)制可能會出現(xiàn)差錯;洋蔥根尖細(xì)胞中不含葉綠體,不會出現(xiàn)葉綠體DNA復(fù)制。8.飛蝗是農(nóng)業(yè)害蟲,也是昆蟲學(xué)研究的重要模式物種。飛蝗的發(fā)育過程比較復(fù)雜,要經(jīng)過卵、若蟲、成蟲三個時期。剛孵出的若蟲叫作“跳蝻”,跳蝻經(jīng)過5次蛻皮發(fā)育為成蟲。請回答下列問題。(1)飛蝗從受精卵→跳蝻→成蟲的發(fā)育過程,細(xì)胞在不斷分化,這是　　　　　　　　　　　的結(jié)果。 (2)飛蝗的后肢肌肉非常發(fā)達(dá),跳躍能力極強,后肢肌肉細(xì)胞與皮膚細(xì)胞內(nèi)的DNA　　　　(填“相同”或“不相同”),mRNA　　　　　　(填“相同”“不相同”或“不完全相同”)。 (3)飛蝗具有散居型和群居型兩種形態(tài),且這種居型的特征能夠從親代遺傳給子代,飛蝗的這一性狀的遺傳屬于　　　　　　。在飛蝗若蟲的最初階段人工注射DNA甲基化酶抑制劑后,飛蝗若蟲和成蟲的發(fā)育受到明顯影響,散居型和群居型之間的轉(zhuǎn)變受到抑制,說明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)飛蝗的蛻皮過程也是表皮細(xì)胞不斷死亡的過程,這屬于　　　　　　。 答案:(1)基因選擇性表達(dá)(2)相同　不完全相同(3)表觀遺傳　飛蝗的這一表觀遺傳現(xiàn)象是由DNA甲基化引起的(4)細(xì)胞凋亡能力提升1.雞的輸卵管細(xì)胞能合成卵清蛋白,紅細(xì)胞能合成β-珠蛋白,胰島細(xì)胞能合成胰島素。把編碼上述蛋白質(zhì)的基因提取出來并分別將其變?yōu)閱捂?將從三種細(xì)胞中提取的總DNA也變?yōu)閱捂?然后把兩部分單鏈混合,看能否形成互補配對區(qū);另將同樣的三種基因單鏈,與上述三種細(xì)胞中提取的總RNA進(jìn)行混合,看是否形成互補配對區(qū)。上述實驗結(jié)果如下表(“+”表示能形成互補配對區(qū),“-”表示不能形成互補配對區(qū))。比較項目細(xì)胞總DNA細(xì)胞總RNA輸卵管細(xì)胞紅細(xì)胞胰島細(xì)胞輸卵管細(xì)胞紅細(xì)胞胰島細(xì)胞卵清蛋白基因+①++②-β-珠蛋白基因③++④+-胰島素基因++⑤--⑥下列是表中①到⑥中填寫的內(nèi)容,其中正確的是(　　)。A.+ + + - - - B.+ - + - + +C.+ - + + + +D.- - - - + +答案:B解析:雞的體細(xì)胞中具有該生物所有的基因,但有些基因表達(dá),有些基因不表達(dá)。將總DNA的單鏈或總RNA單鏈與3種基因單鏈混合,如果出現(xiàn)互補的雙鏈,則證明存在相應(yīng)的DNA或RNA分子。輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞和胰島細(xì)胞中均有雞全套的基因,將這三種基因單鏈分別與總DNA單鏈混合,均會出現(xiàn)雜合雙鏈,因此①③⑤處都應(yīng)填入“+”。如果某細(xì)胞不具有合成某物質(zhì)的能力,就不會進(jìn)行相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄,也就不會檢測到RNA。由題意可知,紅細(xì)胞不能合成卵清蛋白,因此紅細(xì)胞中無與卵清蛋白基因相關(guān)的RNA,故②處應(yīng)為“-”。輸卵管細(xì)胞不能合成β-珠蛋白,因此輸卵管細(xì)胞中無與β-珠蛋白基因相關(guān)的RNA,故④處應(yīng)為“-”。胰島細(xì)胞可以合成胰島素,因此在胰島細(xì)胞中有與胰島素基因相關(guān)的RNA,故⑥處應(yīng)為“+”。綜上所述,①~⑥中填寫的內(nèi)容為+-+-++。2.下列有關(guān)表觀遺傳調(diào)控的敘述,錯誤的是(　　)。A.DNA甲基化多發(fā)生在基因的調(diào)控區(qū)　B.染色質(zhì)構(gòu)象變化不會引起表觀遺傳現(xiàn)象C.表觀遺傳是指某些基因堿基序列未變,但表型改變的現(xiàn)象D.若某基因的部分序列因結(jié)合一種基團(tuán)而不能與RNA聚合酶結(jié)合,導(dǎo)致某性狀不表達(dá),屬于表觀遺傳答案:B解析:某些基因中堿基序列不變但表型改變的現(xiàn)象屬于表觀遺傳。引起表觀遺傳的主要因素有DNA甲基化、組蛋白修飾和染色質(zhì)構(gòu)象變化等。DNA甲基化會改變基因的表達(dá),多發(fā)生在基因的調(diào)控區(qū),導(dǎo)致基因控制的性狀發(fā)生改變,A項正確。基因堿基序列未變,但表型發(fā)生改變的現(xiàn)象,屬于表觀遺傳,C項正確。若某基因的部分序列因結(jié)合一種基團(tuán)而不能與RNA聚合酶結(jié)合,就會影響轉(zhuǎn)錄,進(jìn)而改變生物性狀,屬于表觀遺傳,基因調(diào)控區(qū)內(nèi)的甲基化就與此類似,D項正確。3.真核生物細(xì)胞內(nèi)存在著種類繁多、長度為21~23個核苷酸的小分子RNA(簡稱miRNA),它們能與相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄出來的mRNA互補,形成局部雙鏈,從而導(dǎo)致基因不能表達(dá),這屬于表觀遺傳。由此可以推斷,miRNA抑制基因表達(dá)的分子機制是(　　)。A.阻斷rRNA裝配成核糖體B.妨礙雙鏈DNA分子的解旋C.干擾tRNA識別密碼子D.影響RNA分子的遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)運答案:C解析:由題干可知,miRNA能與相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄出來的mRNA互補,說明miRNA能識別mRNA上的堿基并與之配對。而正常狀態(tài)下,與mRNA上的密碼子配對的是tRNA上的反密碼子。由此可以推斷出miRNA通過干擾tRNA識別密碼子來抑制基因表達(dá)。4.以下不屬于表觀遺傳特點的是(　　)。A.基因表達(dá)的活性發(fā)生改變B.基因組堿基可能發(fā)生改變C.可能引起疾病D.DNA序列沒有發(fā)生改變答案:B解析:表觀遺傳沒有DNA序列的改變,基因組堿基沒有發(fā)生改變,B項錯誤。5.下列對表觀遺傳的理解,正確的是(　　)?！?/span>A.DNA甲基化與環(huán)境因素?zé)o關(guān)B.DNA甲基化影響基因的翻譯過程C.表觀遺傳現(xiàn)象不符合孟德爾遺傳規(guī)律D.DNA甲基化導(dǎo)致基因的堿基序列發(fā)生改變答案:C解析:環(huán)境因素會影響DNA甲基化,A項錯誤。DNA甲基化影響基因的轉(zhuǎn)錄過程,B項錯誤。表觀遺傳現(xiàn)象不符合孟德爾遺傳規(guī)律,C項正確。DNA的甲基化不會導(dǎo)致基因的堿基序列發(fā)生改變,D項錯誤。6.細(xì)胞的基因可分為管家基因(所有細(xì)胞中均要表達(dá)的基因)和奢侈基因(不同類型細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因)兩類,下表為人體三種不同細(xì)胞中的基因存在及表達(dá)情況。請回答下列問題。比較項目基因存在情況基因表達(dá)情況甲乙丙丁甲乙丙丁胰島B細(xì)胞√√√√√  √眼晶狀體細(xì)胞(胚胎中)√√√√ √ √神經(jīng)細(xì)胞√√√√  √√(1)四種基因中可能屬于管家基因的是　　　　。 (2)甲基因　　　　　(填“能”或“不能”)表示控制胰島素合成的基因,理由是。(3)細(xì)胞分化的實質(zhì)是　　　　(填“管家基因”或“奢侈基因”)的選擇性表達(dá)。 (4)三種細(xì)胞都有甲、乙、丙、丁四種基因的根本原因是　　　　　　　　　　　　　;三種細(xì)胞的形態(tài)、功能表現(xiàn)不同,從細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面分析其原因是　。答案:(1)丁(2)能　胰島素基因只在胰島B細(xì)胞中表達(dá)(3)奢侈基因(4)人體細(xì)胞都來源于同一個受精卵　細(xì)胞器的種類和數(shù)量不同解析:(1)由題表可知,丁基因在三種細(xì)胞中均表達(dá),結(jié)合題中信息可知其應(yīng)屬于管家基因。(2)甲基因只在胰島B細(xì)胞中表達(dá),而胰島素為胰島B細(xì)胞的特定分泌物,故甲基因能表示控制胰島素合成的基因。(3)根據(jù)表中信息可知,細(xì)胞分化的實質(zhì)是奢侈基因的選擇性表達(dá),管家基因在每種細(xì)胞中都能表達(dá)。(4)人體所有體細(xì)胞都是由同一個受精卵經(jīng)有絲分裂形成的,有絲分裂過程中細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)不變,因此三種細(xì)胞中均含有四種基因;從細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面分析,細(xì)胞中所含細(xì)胞器的種類和數(shù)量不同導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)和功能不同。7.表觀遺傳是某些基因中堿基序列不變但表型改變的現(xiàn)象。請回答下列問題。(1)DNA甲基化是表觀遺傳中常見的現(xiàn)象之一,它是指在DNA堿基上選擇性添加甲基,該過程需要某種特定的酶:DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(Dnmt)。某些基因非編碼區(qū)的—CCGG—位點被甲基化后,使　　　　　　酶不能與之結(jié)合,抑制轉(zhuǎn)錄過程,從而導(dǎo)致生物的　　　　　　發(fā)生改變。去甲基化后,該基因恢復(fù)功能。 (2)大多數(shù)脊椎動物基因組DNA都有少量的甲基化胞嘧啶,且甲基化位點可隨DNA的復(fù)制而遺傳,這是因為DNA復(fù)制后,　　　　　　　　　　　　可將新合成的未甲基化的位點進(jìn)行甲基化,從而控制基因的正常表達(dá)。 答案:(1)RNA聚合　表型(性狀、基因表達(dá))(2)DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶解析:(1)轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶的催化,故某些基因非編碼區(qū)的—CCGG—位點被甲基化后,使RNA聚合酶不能與之結(jié)合,抑制轉(zhuǎn)錄過程,從而導(dǎo)致生物的性狀發(fā)生改變。(2)大多數(shù)脊椎動物基因組DNA甲基化位點可隨DNA的復(fù)制而遺傳,這是因為DNA復(fù)制后,DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(Dnmt)可將新合成的未甲基化的位點進(jìn)行甲基化,從而控制基因的正常表達(dá)。

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第三節(jié) 基因的選擇性表達(dá)及表觀遺傳現(xiàn)象

版本： 北師大版 (2019)

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