1、 3.5 生物体存在表观遗传现象生物体存在表观遗传现象 一、基础巩固一、基础巩固 1. 2022 浙江绍兴高一月考下列有关表观遗传的叙述错误的是( ) A.基因的甲基化和组蛋白的乙酰化均会影响基因的表达 B.父母的某种生活经历或不良习惯对子女产生的影响可能与表观遗传有关 C.表观遗传由于基因中碱基序列不变,故不能将性状遗传给下一代 D.外界因素会影响 DNA 的甲基化水平,如吸烟会使人体细胞内 DNA 的甲基化水平升高 2. 2022 浙江宁波高一下期中考试启动子中的胞嘧啶在甲基转移酶的催化下被选择性地添加上甲基基团会导致 DNA 甲基化,进而使染色质高度螺旋化,因此失去转录活性。下列有关 D
2、NA 甲基化的叙述正确的是( ) A.会导致基因碱基序列的改变 B.不会影响细胞的分化 C.会导致信使 RNA 的合成受阻 D.不会影响生物的性状 3. 2022 浙江衢州高二期末考试长期过量饮酒不仅危害身体健康,而且还能通过增加机体细胞中组蛋白的乙酰化,间接对子代的性状造成一定的影响。研究发现组蛋白乙酰化和去乙酰化是一个动态的可逆过程,分别受组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰化酶的调控。下列叙述正确的是( ) A.组蛋白的乙酰化能够降低基因的表达机会 B.长期过量饮酒可能会提高组蛋白去乙酰化酶的活性 C.表观遗传修饰对子代的影响不涉及基因序列的改变 D.对组蛋白去乙酰化酶基因进行甲基化修饰,可以
3、降低饮酒对子代造成的危害 4.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,叫作表观遗传。 例如,将纯种黄色体毛的小鼠(AvyAvy)与纯种黑色体毛的小鼠(aa)杂交,子一代小鼠的基因型都是 Avya,但表型并不都是黄色,而是介于黄色和黑色之间的一系列过渡色,这就是由于 Avy基因的部分碱基发生了甲基化修饰而导致的一种表观遗传现象。据此推断,下列有关说法错误的是( ) A.Avy基因的部分碱基甲基化修饰可能阻碍了基因的转录过程 B.子一代小鼠(Avya)毛色的深浅可能与 Avy基因的甲基化程度有关 C.细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会影响生物的性状表现 D.基因组成
4、完全相同的同卵双胞胎具有的差异都是由表观遗传引起的 5.柳穿鱼花的形态结构与 Lcyc 基因的表达直接相关。现有两株体内基因序列相同的柳穿鱼植株 A(Lcyc基因未甲基化)和植株 B(Lcyc 基因有多个碱基甲基化,不能与 RNA 聚合酶结合),二者除了花的形态结构不 同,其他方面基本相同。下列说法错误的是( ) A.Lcyc 基因转录时,植株 A 可转录出相应的 mRNA,植株 B 不能 B.柳穿鱼植株 B 体内的 Lcyc 基因的甲基化修饰不会遗传给后代 C.两植株杂交,F1自交产生的 F2中可能有与植株 B 相似的花 D.植株 B 的 Lcyc 基因不表达的原因是其被高度甲基化 6.遗传
5、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 甲基化是遗传印记的重要方式之一。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。如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)的表达和传递影响的示意图,被甲基化的基因不能表达。 (1)雌配子中印记重建后,A 基因碱基序列_,表达水平发生可遗传变化的现象叫作_。 (2)由图中配子形成过程中印记发生的机制,可以断定雌鼠的 A 基因来自它的_(填“父方” “母方”或“不确定”),理由是_。 (3)图中雌、雄鼠的基因型均为 Aa,但表型不同,原因是 _。 (4
6、)图中雌鼠与雄鼠杂交,子代小鼠的表型及比例为_。 二、能力提升二、能力提升 1. 2021 浙江湖州高一下期末考试如果给DNA中某基因的启动子中的胞嘧啶加上甲基基团,会使染色质高度螺旋化,凝缩成团,这个基因就无法被识别,失去转录活性,因而不能完成转录。这个过程称为 DNA 的甲基化。下列叙述错误的是( ) A.同卵双胞胎可能由于 DNA 甲基化的程度不同而表现出不同的性状 B.某基因是否发生了甲基化可通过测定 DNA 中脱氧核糖核苷酸序列来检测 C.DNA 甲基化后碱基互补配对原则不变,仍可通过半保留复制将遗传信息遗传给后代 D.基因的甲基化会引起基因表达水平的变化,这种变化有些是可以遗传的
7、2.在一个蜂群中,少数幼虫以蜂王浆为食发育成蜂王,大多数幼虫以花粉和花蜜为食发育成工蜂。DNMT3 是 DNMT3 基因表达产生的一种 DNA 甲基转移酶,其能使 DNA 某些区域添加甲基基团,如图所示。敲除DNMT3 基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,这与取食蜂王浆有相同的效果。下列叙述错误的是 ( ) A.被甲基化的 DNA 片段中碱基序列改变,从而使生物的性状发生改变 B.蜂群中蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与体内某些基因未甲基化有关 C.DNA 甲基化后可能干扰了 RNA 聚合酶等对 DNA 部分区域的识别和结合 D.胞嘧啶和 5-甲基胞嘧啶在 DNA 分子中都可以与鸟嘌呤配对 3.在大鼠中,相较
8、于表现出较少育婴行为的雌鼠的后代,表现出良好育婴行为的雌鼠的后代会产生较少的焦虑行为,大脑海马区糖皮质激素受体(GR)含量也更多。 通过比较两种雌鼠后代的 gr 基因,发现二者基因序列并没有改变,但表现出较少育婴行为的雌鼠的后代在 gr 基因启动子位点上的甲基化程度更高,并且这种差异和焦虑行为可以遗传给下一代。下列相关叙述错误的是( ) A.焦虑行为是否遗传给下一代主要由基因的碱基序列决定 B.两种后代焦虑行为不同与亲代的育婴行为不同相关 C.不同的育婴行为影响了 gr 基因相关位点的甲基化水平 D.gr 基因的甲基化干扰了与焦虑行为相关的激素受体基因的转录 4.组蛋白是构成真核生物染色体的基
9、本结构蛋白。用聚丙烯酰胺凝胶电泳可以区分 5 种不同的组蛋白:H1、H2A、H2B、H3 和 H4。研究发现,核心组蛋白的肽链末端受到多种化学修饰的调控,比如 H4 的 N末端Lys8(Lys代表赖氨酸)和Lys16的双乙酰化能够招募转录相关蛋白,促进基因表达;而H3的N末端Lys9的甲基化会促进 DNA 包装蛋白的结合,压缩染色质结构,抑制基因表达。下列相关叙述正确的是( ) A.大肠杆菌中没有染色体结构,其拟核中的 DNA 从不与任何蛋白质结合 B.RNA 聚合酶能识别 DNA 上的起始密码子并与之结合,启动基因的转录 C.特定的修饰改变了基因的碱基序列,从而使基因表达发生改变 D.特定的
10、修饰状态可以决定组蛋白的活性,从而决定基因的表达与沉默 5.在大鼠中,相较于表现出较少育婴行为的雌鼠的后代,表现出良好育婴行为的雌鼠的后代会产生较少的焦虑行为,大脑海马区糖皮质激素受体(GR)含量也更多。 通过比较两种雌鼠后代的 gr 基因,发现二者基因序列并没有改变,但表现出较少育婴行为的雌鼠的后代在 gr 基因启动子位点上的甲基化程度更高,并且 这种差异和焦虑行为可以遗传给下一代。下列相关叙述错误的是( ) A.焦虑行为是否遗传给下一代主要由基因的碱基序列决定 B.两种后代焦虑行为不同与亲代的育婴行为不同相关 C.不同的育婴行为影响了 gr 基因相关位点的甲基化水平 D.gr 基因的甲基化
11、干扰了与焦虑行为相关的激素受体基因的转录 6. HIV 的 RNA 在人体细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板,如图表示 HIV 在 T 淋巴细胞内的增殖过程,下列分析错误的是( ) A.DNA 聚合酶参与过程,RNA 聚合酶参与过程 B.过程形成的 mRNA 和过程形成的病毒 RNA 中碱基排列顺序相同 C.图中病毒 RNA 中的嘌呤碱基数与单链 DNA 中的嘧啶碱基数相等 D.可通过选择性抑制过程来设计治疗艾滋病的药物 7. 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 CpG 二核苷酸的区域,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
12、-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: (1)图 2 中过程是 DNA 以_方式进行复制,其产物都是_(填“全”或“半”)甲基化的,因此,过程必须经过_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(IGF-2),a 基因无此功能(A、a 位于常染色体上)。IGF-2 是小鼠正常发育所必
13、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(5-AZA)常用于临床上治疗 DNA 甲基化引起的疾病。推测 5-AZA 可能的作用机制之一是:5-AZA 与“CpG 岛”中的_竞争甲基化酶,从而降低 DNA 的甲基化程度。 参考答案参考答案 一、基础巩固一、基础巩固 1. C 表观遗传是基因的碱基序列保持不变,但基
14、因表达和表型发生可遗传变化的现象,C 错误。 2. C DNA甲基化不会导致基因碱基序列的改变,A错误;细胞分化的实质是基因的选择性表达,而DNA甲基化会影响基因的转录,因而会影响细胞的分化,B 错误;由题意可知,DNA 甲基化会使基因失去转录活性,因而会导致信使 RNA 的合成受阻,C 正确;性状受基因控制,基因无法表达会影响性状,D 错误。 3. C 组蛋白的乙酰化就是用乙酰基把氨基上的正电荷屏蔽起来,使得组蛋白与 DNA 缠绕的力量减弱,DNA 的信息就能被读取,因此组蛋白的乙酰化能够增加基因的表达机会,A 错误;由题干信息可知,长期过量饮酒会增加机体细胞中组蛋白的乙酰化,故长期过量饮酒
15、可能会提高组蛋白乙酰转移酶的活性,B 错误;表观遗传修饰对子代的影响不涉及基因序列的改变,是对 DNA 或蛋白质的修饰,从而影响基因表达,进而影响生物的性状,C 正确;长期过量饮酒会增加机体细胞中组蛋白的乙酰化,对组蛋白去乙酰化酶基因进行甲基化修饰,会抑制组蛋白去乙酰化酶基因的表达,不能减少机体细胞中组蛋白的乙酰化,故不能降低饮酒对子代造成的危害,D 错误。 4. D 根据题意可知,Avy基因的部分碱基甲基化修饰可能阻碍了基因的转录过程,抑制了基因的表达,进而对表型产生了影响,A 正确;将纯种黄色体毛的小鼠(AvyAvy)与纯种黑色体毛的小鼠(aa)杂交,子一代小鼠的基因型都是 Avya,但表
16、型并不都是黄色,这是由于 Avy基因的部分碱基发生了甲基化修饰,推测子一代小鼠(Avya)毛色的深浅可能与 Avy基因的甲基化程度有关,B 正确;基因表达的产物是蛋白质,而蛋白质是生物性状的体现者,据此可推测,细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会影响生物的性状表现,C 正确;同卵双胞胎的基因组成完全相同,他们具有的差异可能与表观遗传有关,也可能与环境有关,D 错误。 5. B 由于植株 B 的Lcyc基因被高度甲基化,不能与 RNA 聚合酶结合,故无法进行转录产生mRNA,而植株A 的 Lcyc 基因正常表达,所以能进行转录产生 mRNA,A、D 正确;柳穿鱼植株 B 体内的 Lcyc 基因
17、的甲基化 修饰可以遗传给后代,B错误;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,C正确。 6. (1)保持不变 表观遗传 (2)父方 雄配子中印记重建使 A 基因去甲基化,雌配子中印记重建使 A 基因甲基化,雌鼠的 A 基因未甲基化 (3)体细胞里发生甲基化的基因不同,且甲基化的基因不能表达 (4)生长正常鼠生长缺陷鼠=11 解析：(1)雌配子中印记重建后,A 基因发生甲基化,但甲基化并不改变基因的碱基序列。(2)雌鼠的 A 基因未甲基化,雄配子中印记重建使 A 基因去甲基化,雌配子中印记重建使 A 基因甲基化,所以可以断定雌鼠的 A 基因来自它的父方。 (3)由
18、题意可知,图中雌、 雄小鼠体细胞里发生甲基化的基因不同,且甲基化的基因不能表达,所以图中雌、雄鼠的基因型均为 Aa,但表型不同。(4)图中雌鼠与雄鼠杂交,雌配子中 A 和 a基因均甲基化,而雄配子中A和a基因均没有甲基化,因此杂交后子代小鼠的表型及比例为生长正常鼠生长缺陷鼠=11。 二、能力提升二、能力提升 1. B DNA甲基化不改变DNA序列,因此不能通过测DNA中脱氧核糖核苷酸序列来检测某基因是否发生了甲基化,B 错误。 2. A 被甲基化的 DNA 片段中碱基序列未改变,A 错误;由题干信息可推知敲除 DNMT3 基因后,不能表达出 DNMT3,DNA 某些区域不会被甲基化,蜜蜂幼虫将
19、发育成蜂王,说明蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与体内某些基因未甲基化有关,B 正确;DNA 甲基化后可能干扰了 RNA 聚合酶等对 DNA 部分区域的识别和结合,导致不能完成转录,继而影响生物的性状,C 正确;胞嘧啶和 5-甲基胞嘧啶在 DNA 分子中都可以与鸟嘌呤配对,D 正确。 3. A 根据题干信息“二者基因序列并没有改变,但表现出较少育婴行为的雌鼠的后代在 gr 基因启动子位点上的甲基化程度更高,并且这种差异和焦虑行为可以遗传给下一代”,推测焦虑行为的遗传是一种表观遗传现象,与 gr 基因启动子位点上的甲基化有关,其是否遗传给下一代不是由基因的碱基序列决定的,A 错误。 4. D 大肠杆菌属于
20、原核生物,没有染色体结构,但其拟核DNA复制时可以和DNA聚合酶等蛋白质结合,A错误;RNA 聚合酶能识别 DNA 上的启动子并与之结合,启动基因的转录,B 错误;特定的修饰没有改变基因的碱基序列,C 错误;组蛋白特定的修饰状态可以调控基因的表达,D 正确。 5. A 根据题干信息“二者基因序列并没有改变,但表现出较少育婴行为的雌鼠的后代在 gr 基因启动子位点上的甲基化程度更高,并且这种差异和焦虑行为可以遗传给下一代”,推测焦虑行为的遗传是一种表观遗传现象,与 gr 基因启动子位点上的甲基化有关,其是否遗传给下一代不是由基因的碱基序列决定的,A 错误。 6. B 分析题图可知,过程是由单链
21、DNA 合成双链 DNA,需要 DNA 聚合酶参与,过程是由双链 DNA合成 mRNA 和病毒 RNA,需要 RNA 聚合酶参与,A 正确;由于 HIV 的 RNA 不能直接作为合成蛋白质的模板,因此过程形成的 mRNA 和过程形成的病毒 RNA 中碱基排列顺序不同,B 错误;图中单链 DNA 是通过病毒 RNA 碱基互补配对合成的,所以图中病毒 RNA 中的嘌呤碱基数与单链 DNA 中的嘧啶碱基数相等,C正确;由于 HIV 是逆转录病毒,可通过过程合成单链 DNA,进而进行增殖,所以可通过选择性抑制过程来设计治疗艾滋病的药物,抑制病毒的增殖,D 正确。 7. (1)半保留 半 维持甲基化酶
22、(2)基因的转录(或基因的表达) (3)(全部)正常 正常矮小=11 (4)胞嘧啶 解析： (1)DNA 的复制方式为半保留复制;图 2 中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,则会抑制基因的转录(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(AaAa)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=11。(4)5-氮杂胞嘧啶核苷(5-AZA)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 5-AZA 可能的作用机制之一是:5-AZA 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。
