高三生物一輪復習課件【知識精講精研】 基因表達與性狀的關系

第2節(jié)基因表達與性狀的關系1.了解基因控制貨白質合威的過程和原理。通過基因控制蛋白質的合成的學習培養(yǎng)學生分析綜合能力，理解結構與功能相適應的生物學原理。2.概述基因控制生物體性狀的兩種方式，進一步理解基因、蛋白質與性狀關系。3.概述基因選擇性表達與細胞分化的關系。4.概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象。

目

標

要

求考點要求考題統(tǒng)計考情分析遺傳信息的轉錄和翻譯2023，山東，湖南、全國海南、浙江2題（選擇）2023，廣東（2）2022，浙江、廣東，（選擇）2022，重慶，填空本專題知識難度較低、較高的兩級分化，要求基礎要扎實?？疾閷W生對基因與性狀的整體性的認識,或結合一些情景信息或表格信息設置題目，考查學生的應變能力、獲取信息和綜合分析能力。中心法則基因與性狀的關系2023，海南，（選擇）2022，天津，重慶、遼寧、河北、湖南，（選擇）2022，北京（4）填空基因

生物體的性狀1、直接控制途徑(用文字和箭頭表示)蛋白質的結構缺失3個A∥TT∥ACFTR蛋白結構纈氨酸鐮刀狀溶血性貧血一、基因表達產物與性狀的關系

2、間接控制途徑(用文字和箭頭表示)①白化病致病機理圖解酶的合成代謝過程酪氨酸酶黑色素酪氨酸酶不能將酪氨酸酶轉化為黑色素基因

生物體的性狀②豌豆的圓粒和皺粒的形成機理圖解DNA序列淀粉分支酶淀粉分支酶淀粉合成受阻，淀粉含量降低蔗糖皺粒圓?？枷?考查基因的表達產物與性狀的關系1．如圖所示為人體內基因對性狀的控制過程，下列敘述正確的是(

)A．①②和⑦⑥都表示基因的表達過程，但發(fā)生在不同細胞中B．由題中信息判斷基因1和基因2的遺傳一定遵循自由組合定律C．生物體中一個基因只能決定一種性狀D．⑦→⑥→⑤過程說明基因可通過控制酶的合成，直接控制生物的性狀A

[由圖可知，①和⑦表示轉錄，②和⑥表示翻譯，基因的表達包括轉錄和翻譯，圖中的血紅蛋白的形成只發(fā)生在紅細胞中，酪氨酸酶在皮膚和眼睛等組織細胞中表達，A正確；僅由題中信息不能確定基因1和基因2的遺傳是否遵循自由組合定律，因為僅由題中信息不能確定這兩個基因是否位于同一對同源染色體上，B錯誤；生物體中一個基因可以參與控制多種性狀，C錯誤；⑦→⑥→⑤過程說明基因可通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物的性狀，D錯誤。]《新坐標》Ｐ182

2．某兩種蛋白質可以形成含鐵的桿狀多聚體，這種多聚體能識別外界磁場并自動順應磁場方向排列。編碼這兩種蛋白質的基因，在家鴿的視網膜中共同表達。如果家鴿的這兩個基因失去功能，將無法“導航”，失去方向感。請利用基因敲除的方法，設計實驗驗證這一問題，寫出實驗思路。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：以A、B分別代表編碼這兩種蛋白質的基因。先設法去除家鴿的這兩個基因(基因敲除)，設置四組實驗：組別①去除A基因，組別②去除B基因，組別③同時去除A基因和B基因，組別④不去除基因的家鴿(對照組)；分別測定4組家鴿視網膜細胞中是否有含鐵的桿狀多聚體，如果有，進一步測定含量；然后在同一條件下放飛4組家鴿，觀察它們的定向運動能力。二、基因的選擇性表達與細胞分化1、基因的類型：

2、細胞分化的本質：

。3、細胞分化的結果：基因的選擇性表達由于基因的選擇性表達，導致來自同一個體的體細胞中

和______不完全相同，從而導致細胞具有不同的形態(tài)和功能。管家基因：在所有細胞中都能表達的基因。奢侈基因：只在某類細胞中特異性表達的基。mRNA蛋白質從同一個體的漿細胞(L)和胰島B細胞(P)中分別提取它們的全部mRNA(L－mRNA和P－mRNA)，并以此為模板在逆轉錄酶的催化下合成相應的單鏈DNA(L－cDNA和P－cDNA)。其中，能與L－cDNA互補的P－mRNA以及不能與P－cDNA互補的L－mRNA分別含有編碼

①核糖體蛋白的mRNA

②胰島素的mRNA③抗體蛋白的mRNA

④血紅蛋白的mRNAA.①③ B.①④

C.②③

D.②④由題意知，能與L－cDNA互補的P－mRNA是在兩種細胞中均可表達的基因轉錄的mRNA，不能與P－cDNA互補的L－mRNA是由能在漿細胞中表達在胰島B細胞中不表達的基因轉錄的mRNA，故選A。A考向2考查細胞分化和基因的選擇性表達2．管家基因是指所有細胞中均要穩(wěn)定表達的一類基因，奢侈基因是指不同類型的細胞特異性表達的基因?；虻倪x擇性表達與DNA的甲基化(將甲基從活性甲基化合物上轉移到特定部位的堿基上)有關，甲基化能抑制某些基因的活性。下列敘述錯誤的是(

)A．管家基因結構應保持相對穩(wěn)定，且一般情況下持續(xù)表達B．管家基因表達產物是維持細胞基本生命活動必需的C．有些奢侈基因的表達產物賦予了各種類型細胞特異的形態(tài)結構D．DNA的甲基化過程改變了堿基數(shù)量使細胞呈現(xiàn)多樣化D

[DNA的甲基化過程沒有改變基因中的堿基數(shù)量和排列順序，只是調控了基因的表達。]3．白水牛的皮膚呈粉紅色，被毛、角和蹄均為白色，而眼睛呈現(xiàn)黑色，是我國稀有且珍貴的畜禽遺傳資源。我國科學家經過多年的研究，揭示了白水牛白毛色形成的分子機制。白水牛常染色體上一個名叫ASIP的基因，其上游插入了一段長度為2809個核苷酸的特殊DNA片段，使得ASIP基因表達量相較于黑水牛提高了近10倍，而大量的ASIP基因表達產物的積累，會阻礙黑色素細胞的增殖分化和發(fā)育成熟，最終導致白水牛皮膚中缺乏成熟的黑色素細胞及黑色素顆粒。下列相關說法正確的是(

)A．白水牛的變異類型為染色體數(shù)目變異B．白水牛白毛色與人類白化病的形成機制一樣C．基因表達水平的高低，會影響生物體的性狀D．白水牛稀有，據此推測白毛性狀受隱性基因控制

C

[白水牛的染色體數(shù)目沒有發(fā)生變化，A項錯誤；人類的白化病是由于控制催化黑色素合成的酶的基因發(fā)生突變，造成黑色素不能合成造成的，與白水牛白毛色形成的機制不同，B項錯誤；不能判斷白水牛的白毛性狀的顯隱性，D項錯誤。]三、表觀遺傳1、概念：生物體基因的

保持不變，但

和

發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。2、特點A.可遺傳：基因表達和表型可以遺傳給后代。B.不變性：基因的堿基序列保持不變。C.可逆性：DNA的甲基化修飾可以發(fā)生可逆性變化，即被修飾的

DNA可能發(fā)生去甲基化。D.受環(huán)境影響堿基序列基因表達表型理解表觀遺傳應注意的三個問題A.表觀遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。B.表觀遺傳可以通過有絲分裂和減數(shù)分裂傳遞被修飾的基因。C.表觀遺傳一般是影響到基因的轉錄過程，進而影響蛋白質的合成。3、機制：DNA的__________；_________的甲基化和乙?；?。4、實例：a.柳穿魚花形的遺傳；b.某種小鼠毛色的遺傳；c.蜂王和工蜂。甲基化組蛋白表達甲基化不表達課本Ｐ73思考討論資料1旁欄邊角(必修2P73“思考·討論”)某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a的控制,Avy為顯性基因,表現(xiàn)為黃色體毛,a為隱性基因,表現(xiàn)為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交,子一代小鼠的基因型都是Avya,卻表現(xiàn)出不同的毛色:介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。請分析可能的原因。

提示:在Avy基因的前端(或稱“上游”)有一段特殊的堿基序列決定著該基因的表達水平,這段堿基序列具有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點。當這些位點沒有甲基化時,Avy基因正常表達,小鼠表現(xiàn)為黃色;當這些位點甲基化后,Avy基因的表達就受到抑制。這段堿基序列的甲基化程度越高,Avy基因的表達受到的抑制越明顯,小鼠體毛的顏色就越深?！缎伦鴺恕罚?82

1．DNA甲基化是在DNA甲基轉移酶的作用下，將甲基選擇性地添加到胞嘧啶上形成5-胞嘧啶的過程。研究發(fā)現(xiàn)，雌蜂幼蟲用不同的食物喂養(yǎng)，基因組的甲基化程度不同(圖1)?？茖W家通過現(xiàn)代生物技術手段，得到Dnmt3(DNA甲基轉移酶的一種)基因被敲除的雌蜂幼蟲，在同樣喂食花粉和花蜜的條件下，該雌蜂幼蟲發(fā)育成蜂王(圖2)。據此研究解釋蜜蜂幼蟲因食物不同而發(fā)育不同的原因。圖1

DNA甲基化與圖2

Dnmt3合成被破壞后雌蜂幼蟲的發(fā)育雌蜂幼蟲的發(fā)育提示：蜜蜂的幼蟲以花粉和花蜜為食，Dnmt3基因表達的一種DNA甲基化轉移酶，造成與性別分化有關的基因被甲基化而不能表達，發(fā)育成了工蜂；蜜蜂的幼蟲以蜂王漿為食，使Dnmt3基因不表達，

與性別分化有關的基因正常表達而發(fā)育成蜂王。(2023臨沂模擬)位于X染色體上的SXL基因在雌雄果蠅某些細胞中的表達情況不同,決定了這些細胞分化為卵原細胞還是精原細胞,從而影響了果蠅的性別發(fā)育(如圖所示)。下列敘述錯誤的(

)A.SXL蛋白參與了自身mRNA的剪切、加工,會使細胞中SXL蛋白有一定量積累B.外顯子可能含有編碼終止密碼子序列,導致翻譯提前終止C.充足的SXL蛋白質可以促進原始生殖細胞分化為卵原細胞,若缺乏SXL蛋白,則分化為精原細胞D.可通過觀察細胞中是否含有Y染色體判定果蠅性別答案:D解析：①XY胚胎比XX胚胎的mRNA多了部分序列，XY胚胎的SXL多肽比XX胚胎的短；②XX胚胎細胞中含有較多SXL蛋白，XY胚胎細胞中SXL蛋白缺乏，且無功能；③SXL基因在雌雄果蠅某些細胞中的表達情況不同，決定了這些細胞分化為卵原細胞還是精原細胞

DNA復制相關組蛋白乙?；?、去乙?；M蛋白乙?；c基因活化以及復制相關，組蛋白的去乙酰化和基因的失活相關。乙?；讣易蹇勺鳛檩o激活因子調控轉錄，調節(jié)細胞周期，去乙?；讣易鍎t和轉錄調控、基因沉默、細胞分化和增殖以及相關。

基因組印記基因組印記是指來自父方和母方的等位基因在通過精子和卵細胞傳遞給子代時發(fā)生了修飾，使帶有親代印記的等位基因具有不同的表達特性。這種修飾常為DNA甲基化修飾，也包括組蛋白乙?；?、甲基化等修飾。

在形成早期，來自父方和母方的印記將全部被消除，父方等位基因在精母細胞形成精子時產生新的甲基化模式，但在受精時這種甲基化模式還將發(fā)生改變；母方等位基因甲基化模式在卵子發(fā)生時形成，因此在受精前來自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。

遺傳印記是因親本來源不同而導致等位基因表達差異的一種遺傳現(xiàn)象，DNA甲基化是遺傳印記重要的方式之一。印記是在配子發(fā)生過程中獲得的，在個體發(fā)育過程中獲得的，在下一代配子形成時印記重建。下圖為遺傳印記對轉基因鼠的Igf2基因（存在有功能型A和無功能型a兩種基因）表達和傳遞影響的示意圖，被甲基化的基因不能表達。（1）雌配子中印記重建后，A基因堿基序列_____，表達水平發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象叫做____________。（2）由圖中配子形成過程中印記發(fā)生的機制，可以斷定親代雌鼠的A基因來自它______(填父方或母方或不確定），理由是

。不變表觀遺傳父方雄配子中印記重建去甲基化，雌配子中印記重建甲基化，雌鼠的A基因未甲基化（3）親代雌、雄鼠的基因型均為Aa，但表型不同，原因是

。（4）親代雌鼠與雄鼠雜交，子代小鼠的表現(xiàn)型及比例為

。體細胞里發(fā)生甲基化的等位基因不同，且甲基化的基因不能表達生長正常鼠：生長缺陷鼠=1：15、基因與性狀間的對應關系另外，生物體的性狀還受

的影響?；蚺c基因、基因與基因表達產物、

之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控著生物體的

。環(huán)境條件基因與環(huán)境性狀(2023臨沂模擬)位于X染色體上的SXL基因在雌雄果蠅某些細胞中的表達情況不同,決定了這些細胞分化為卵原細胞還是精原細胞,從而影響了果蠅的性別發(fā)育(如圖所示)。下列敘述錯誤的(

)A.SXL蛋白參與了自身mRNA的剪切、加工,會使細胞中SXL蛋白有一定量積累B.外顯子可能含有編碼終止密碼子序列,導致翻譯提前終止C.充足的SXL蛋白質可以促進原始生殖細胞分化為卵原細胞,若缺乏SXL蛋白,則分化為精原細胞D.可通過觀察細胞中是否含有Y染色體判定果蠅性別答案:D解析：①XY胚胎比XX胚胎的mRNA多了部分序列，XY胚胎的SXL多肽比XX胚胎的短；②XX胚胎細胞中含有較多SXL蛋白，XY胚胎細胞中SXL蛋白缺乏，且無功能；③SXL基因在雌雄果蠅某些細胞中的表達情況不同，決定了這些細胞分化為卵原細胞還是精原細胞《新坐標》Ｐ184

考向3考查表觀遺傳4．(2022·福建龍巖質檢)表觀遺傳是指不依賴于DNA序列的基因表達狀態(tài)與表型的改變，其形成途徑之一是DNA分子內部堿基胞嘧啶發(fā)生甲基化，甲基化胞嘧啶雖然可以與鳥嘌呤正常配對，但會影響基因的表達。下列有關敘述錯誤的是(

)

A．胞嘧啶甲基化會使基因發(fā)生突變

B．胞嘧啶甲基化可能會改變肽鏈的長度

C．胞嘧啶甲基化可能使子代性狀發(fā)生改變

D．胞嘧啶甲基化不會改變子代DNA堿基序列A

[胞嘧啶甲基化沒有改變基因中堿基序列，沒有發(fā)生基因突變，A錯誤；DNA分子甲基化可影響基因的表達，因此有可能在翻譯過程中提前終止翻譯，最終影響蛋白質合成，因此胞嘧啶甲基化可能會改變肽鏈的長度，B正確；表觀遺傳是可遺傳的，根據B項分析，胞嘧啶甲基化可能會改變肽鏈的長度，進而使子代的性狀改變，C正確；表觀遺傳是可遺傳的，胞嘧啶甲基化沒有改變基因中堿基序列，因此也不會改變子代DNA堿基序列，D正確。]《新坐標》Ｐ184

5．(2022·廣東茂名檢測)研究表明，柳穿魚花的形態(tài)結構與Lcyc基因的表達直接相關。A、B兩株柳穿魚體內Lcyc基因的堿基序列完全相同，花明顯不同。在開花時，植株A的Lcyc基因表達，植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化(Lcyc基因有多個堿基連接了甲基)而不能表達。將植株A、B作親本進行雜交，F(xiàn)1的花與植株A相似，F(xiàn)1自交獲得的F2中絕大部分植株的花與植株A相似，少部分植株的花與植株B相似。下列敘述錯誤的是(

)

A．細胞中基因表達與否以及表達水平的高低會影響生物體的性狀

B．植株B的Lcyc基因不能表達的原因可能是甲基化阻礙了翻譯的進行

C．植株A的Lcyc基因與高度甲基化的Lcyc基因相比表現(xiàn)為顯性基因

D．同卵雙胞胎間的微小差異可能與柳穿魚花的形態(tài)結構形成的原因相同B

[細胞中基因通過表達控制生物的性狀，細胞中基因表達與否以及表達水平的高低會影響生物體的性狀，A正確；植株B的Lcyc基因不能表達的原因可能是甲基化阻礙了轉錄的進行，B錯誤；將植株A、B作親本進行雜交，F(xiàn)1的花與植株A相似，據此可以判斷植株A的Lcyc基因與高度甲基化的Lcyc基因相比表現(xiàn)為顯性基因，C正確；同卵雙胞胎的遺傳物質相同，二者的微小差異可能是基因表達情況不同，與柳穿魚花的形態(tài)結構形成的原因相同，D正確。]1．(2022·湖南選擇性考試)大腸桿菌核糖體蛋白與rRNA分子親和力較強，二者組裝成核糖體。當細胞中缺乏足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白可通過結合到自身mRNA分子上的核糖體結合位點而產生翻譯抑制。下列敘述錯誤的是(

)

A．一個核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈

B．細胞中有足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白通常不會結合自身mRNA分子

C．核糖體蛋白對自身mRNA翻譯的抑制維持了RNA和核糖體蛋白數(shù)量上的平衡

D．編碼該核糖體蛋白的基因轉錄完成后，mRNA才能與核糖體結合進行翻譯《新坐標》Ｐ185

真題體驗·感悟高考D

[一個核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈，以提高翻譯效率，A正確；細胞中有足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白通常不會結合自身mRNA分子，而是與rRNA分子結合，二者組裝成核糖體，B正確；當細胞中缺乏足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白只能結合到自身mRNA分子上，導致蛋白質合成停止，核糖體蛋白對自身mRNA翻譯的抑制維持了rRNA和核糖體蛋白數(shù)量上的平衡，C正確；大腸桿菌為原核生物，沒有核膜，轉錄形成的mRNA在轉錄未結束時即和核糖體結合，開始翻譯過程，D錯誤。]2．(2022·山東等級考)液泡膜蛋白TOM2A的合成過程與分泌蛋白相同，該蛋白影響煙草花葉病毒(TMV)核酸復制酶的活性。與易感病煙草品種相比，煙草品種TI203中TOM2A的編碼序列缺失2個堿基對，被TMV侵染后，易感病煙草品種有感病癥狀，TI203無感病癥狀。下列說法錯誤的是(

)

A．TOM2A的合成需要游離核糖體

B．TI203中TOM2A基因表達的蛋白與易感病煙草品種中的不同

C．TMV核酸復制酶可催化TMV核糖核酸的合成

D．TMV侵染后，TI203中的TMV數(shù)量比易感病煙草品種中的多D

[從“液泡膜蛋白TOM2A的合成過程與分泌蛋白相同”可知，TOM2A最初是在游離的核糖體中以氨基酸為原料開始多肽鏈的合成，A正確；由題干信息可知，與易感病煙草相比，品種TI203中TOM2A的編碼序列缺失2個堿基對，并且被TMV侵染后的表現(xiàn)不同，說明品種TI203發(fā)生了基因突變，所以兩個品種TOM2A基因表達的蛋白不同，B正確；煙草花葉病毒(TMV)的遺傳物質是RNA，所以其核酸復制酶可催化TMV的RNA(核糖核酸)的合成，C正確；TMV侵染后，TI203品種無感病癥狀，也就是葉片上沒有出現(xiàn)花斑，推測是TMV侵染后，TI203中的TMV數(shù)量比易感病煙草品種中的少，D錯誤。]3．(2022·河北選擇性考試)關于中心法則相關酶的敘述，錯誤的是(

)A．RNA聚合酶和逆轉錄酶催化反應時均遵循堿基互補配對原則且形成氫鍵B．DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉錄酶均由核酸編碼并在核糖體上合成C．在解旋酶協(xié)助下，RNA聚合酶以單鏈DNA為模板轉錄合成多種RNAD．DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在體外發(fā)揮催化作用C

[RNA聚合酶催化DNA→RNA的轉錄過程，逆轉錄酶催化RNA→DNA的逆轉錄過程，兩個過程中均遵循堿基互補配對原則，且有DNA－RNA之間的氫鍵形成，A正確；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉錄酶的本質都是蛋白質，蛋白質是由核酸控制合成的，其合成場所是核糖體，B正確；以單鏈DNA為模板轉錄合成多種RNA是轉錄過程，該過程不需要解旋酶，C錯誤；酶的作用機理是降低化學反應的活化能，從而起催化作用，在適宜條件下，酶在體內和體外均可發(fā)揮作用，如體外擴增DNA分子的PCR技術中可用到耐高溫的DNA聚合酶，D正確。]4．(2021·河北選擇性考試改編)許多抗腫瘤藥物通過干擾DNA合成及功能抑制腫瘤細胞增殖。下表為三種抗腫瘤藥物的主要作用機理。下列敘述不正確的是(

)藥物名稱作用機理羥基脲阻止脫氧核苷酸的合成放線菌素D抑制DNA的模板功能阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性A．羥基脲處理后，腫瘤細胞中DNA復制和轉錄過程都出現(xiàn)原料匱乏B．放線菌素D處理后，腫瘤細胞中DNA復制和轉錄過程都受到抑制C．阿糖胞苷處理后，腫瘤細胞DNA復制過程中子鏈無法正常延伸D．將三種藥物精準導入腫瘤細胞的技術可減弱它們對正常細胞的不利影響A

[DNA復制的原料是脫氧核苷酸，DNA轉錄的原料是核糖核苷酸，羥基脲會阻止脫氧核苷酸的合成，故會抑制DNA復制，但不會影響DNA轉錄，A錯誤；DNA復制和轉錄都需要DNA作為模板，故放線菌素D處理后，DNA復制和轉錄過程都會受到抑制，B正確；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性