第六

單元遺傳的物質(zhì)基礎

第4課時基因表達與性狀的關系

【課標要求】1.舉例說明生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)。2.細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表

達的結果。3.概述某些基因中堿基序列不變，但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。

考點一基因表達產(chǎn)物與性狀的關系

?歸納夯實必備知識

1.基因控制生物性狀的間接控制途徑

間接控制

(1)方式(用文字和箭頭表示)：基因」壁L

生物體的性狀。

(2)實例

①白化病致病機理圖解

②豌豆的圓粒和皺粒的形成機理圖解

2.基因控制生物性狀的直接控制途徑

甘H控制—電照二生物體的性狀。

⑴方式:基因----?

(2)實例

油菜植物體內(nèi)的中間代謝產(chǎn)物磷酸烯醇式內(nèi)酮酸(PEP)運向種子后有兩條轉變途徑，如圖甲所

示，其中酶a和酶b分別由基因A和基因B控制合成。

乙

(1)據(jù)圖甲分析，你認為提高油菜產(chǎn)油量的基本思路是什么？

(2)圖乙表示基因B,a鏈是轉錄鏈，經(jīng)誘導。鏈也能轉錄，從而形成雙鏈mRNA,轉錄出的雙

鏈mRNA與圖乙基因在化學組成上的區(qū)別是什么？

(3)為什么基因B經(jīng)誘導后轉錄出雙鏈mRNA就能提高產(chǎn)油量?

(4)該過程體現(xiàn)了基因控制性狀的哪種途徑？

■突破強化關鍵能力

1.白化病與鐮狀細胞貧血是兩種常見的人類單基因遺傳病，發(fā)病機理如圖所示。下列有關說

法正確的是()

黑色素

基因1HRNA1竺酪氨酸酶逆~嬴』

酪氨酸

基因2?RNAz絲血紅蛋白班正常紅細胞

［異常

鐮刀狀紅細胞

A.①②分別表示轉錄、翻譯，主要發(fā)生在細胞核中

B.②過程中發(fā)生堿基互補配對，完成該過程需要64種tRNA的參與

C.圖中兩基因?qū)ι镄誀畹目刂品绞较嗤?/p>

D.①②兩個過程中堿基互補配對的方式不完全相同

2.牽牛花的顏色主要是由花青素決定的，如圖為花青素的合成與顏色變化途徑示意圖，從圖

中不能得出的結論是()

基因①基因②基因③

J.源燈紅色

酶1m2酶3號N

苯丙酮氨酸一輔酶……,查爾酮上花青素

取藍色

A.花的顏色由多對基因共同控制

B.基因可以通過控制酶的合成來控制代謝

C.生物性狀由基因決定，受環(huán)境影響

D.若基因①不表達，則基因②和基因③也不表達

考點二基因的選擇性表達與細胞分化

■歸納夯實必備知識

1.細胞分化的本質(zhì)：（如圖所示）。

［因回國叵I回一血紅蛋白+ATP合成酶紅細胞

徵蹲囚回回回同一肌動蛋白+ATP合成酶肌細胞

煙回i回回一胰島素+ATP合成酶胰島B細胞

（注：灰色代表表達的基因，即處于活動狀態(tài)，

白色代表不表達的基因，即處于關閉狀態(tài)）

2.細胞分化的結果：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o

?拓展提升科學思維

下圖是人體三種細胞內(nèi)的部分基因及它們的活動狀態(tài)，請據(jù)圖分析回答下列問題:

A

a.催化葡萄糖3

一丙酮酸n

的酶基因L

b.生長激素基因］

C.胰島素基因

d.血紅蛋白基因「

（1）上述基因?qū)儆诠芗一虻氖?屬于奢侈基因的是.

（2）這三種細胞“血紅蛋白基因”均表達，所以這三種細胞不包括；A細

胞可產(chǎn)生“胰島素”，應為細胞；B細胞可產(chǎn)生“生長激素”，應為細胞。

■突破強化關鍵能力

3.（2023?江西宜春高三檢測）科學家提取了雞的輸卵管細胞、紅細胞（有細胞核）和胰島細胞,

對這3種細胞中的mRNA進行了檢測，結果見下表（注：“+”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應的分子,

“一”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應的分子）。下列敘述正確的是（）

細胞種類珠蛋白mRNA卵清蛋白mRNA胰島素mRNA丙酮酸激酶mRNA

紅細胞+——+

輸卵管細胞—+—+

胰島細胞—一++

A.不同細胞合成的mRNA完全不同

B.丙酮酸激酶基因的表達產(chǎn)物是維持雞細胞的基本生命活動所必需的

C.輸卵管細胞中存在卵清蛋白基因和丙酮酸激酶基因，沒有珠蛋白基因和胰島素基因

D.雞的不同細胞在形態(tài)、結構和功能上具有差異的根本原因在于合成的蛋白質(zhì)種類不同

4.(2023?江蘇南京高三模擬)ACC合成酶是植物體內(nèi)乙烯合成的限速酶，下表是科學家以番

茄ACC合成酶基因為探針，研究番茄果實不同成熟階段及不同組織中該基因的表達情況。

下列分析正確的是()

果實成熟的不同階段

葉片雌蕊雄蕊根

綠果變紅桃紅橙紅亮紅紅透

++++

—++++++———+—

++++

注：“一”表示該基因不表達，“+”表示該基因表達，“+”的數(shù)目越多表示表達水平越

高。

A.該基因的表達水平在不同的組織和果實成熟的不同階段差異不明顯

B.橙紅和亮紅的果實細胞中該基因轉錄產(chǎn)物可能相對較多

C.綠果、雌蕊、葉片和根中無該基因及其轉錄產(chǎn)物，體現(xiàn)了細胞基因的選擇性表達

D.果實中該基因表達水平高于葉片，說明前者的分化程度高于后者

考點三表觀遺傳及基因與性狀其他幾種關系

■歸納夯實必備知識

1.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)實例

①柳穿魚花的形態(tài)結構遺傳

|乙＞C基因圖開花時_I開花時.高度口聲基因］

希--------------------

植株Ax植株B

F,4與____相似

絕大部分與—相似少部分與—相似

②某種小鼠毛色的遺傳

親本黃色黑色

X

一I—

F,A"a

表現(xiàn)出不同毛色的小鼠

(介于系列過渡類型)

③蜂王和工蜂的發(fā)育由來問題

(3)機制：DNA的；的甲基化和乙酰化等。

(4)特點

①：基因表達和表型可以遺傳給后代。

②不變性：基因的堿基序列保持不變。

③：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。

(5)與表型模擬的比

表觀遺傳與表型模擬都是由_____—引起的性狀

相同點

改變，都沒有改變

表觀遺傳是，表型模擬引起的性狀

不同點

改變是

2.基因與性狀間的其他關系

(1)在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系。

①一個基因(多數(shù)性狀受單基因控制)。

②一個基因型L(如基因間相互作用)。

③衛(wèi)工(如身高、體重等)。

(2)生物體的性狀也不完全由基因決定，對性狀也有著重要影響。例如，后天的營養(yǎng)和

體育鍛煉等對人的身高也有重要作用。

?柘展提升科學思維

在一個蜂群中，少數(shù)幼蟲一直取食蜂王漿而發(fā)育成蜂王，而大多數(shù)幼蟲以花粉和花蜜為食將

發(fā)育成工蜂。Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表達的一種DNA甲基化轉移酶，能使DNA某些區(qū)

域添加甲基基團(如圖所示)，DNA被甲基化后會干擾RNA聚合酶的識別。敲除。,〃加3基因

后，蜜蜂幼蟲將發(fā)育成蜂王，這與取食蜂王漿有相同的效果。

H

胞

3一甲基胞喀咤

"㈤

AGTCCGCGTTACGTAGC

TCAGGCGCAATGCATCG

部分被甲基化的DNA片段

(1)據(jù)上述研究解釋蜜蜂幼蟲因食物不同而發(fā)育不同的原因是什么？

(2)結合上述信息分析DNA甲基化與基因突變的關系？

(3)DNA甲基化常發(fā)生于DNA的CG序列密集區(qū)，發(fā)生甲基化后，會影響這段DNA和某些

蛋白相結合。推測甲基化程度影響基因表達的機制是什么？

■突破強化關鍵能力

5.(2023?山東東營高三模擬)DNA甲基化是指DNA中的某些堿基被添加甲基基團，此種變

化可影響基因的表達,對細胞分化具有調(diào)控作用?；騿幼訁^(qū)域被甲基化后，會抑制該基

因的轉錄，如圖所示。研究發(fā)現(xiàn)，多種類型的癌細胞中發(fā)生了抑癌基因的過量甲基化。下列

敘述錯誤的是()

甲基化

T?T

啟動子轉錄區(qū)域終止子

A.細胞的內(nèi)外環(huán)境因素均可引起DNA的甲基化

B.甲基化的啟動子區(qū)更易暴露轉錄模板鏈的堿基序列

C.抑癌基因過量甲基化后會導致細胞不正常增殖

D.某些DNA甲基化抑制劑可作為抗癌藥物研發(fā)的候選對象

6.（2023?江蘇上岡高級中學高三模擬）表觀遺傳是指生物體基因的堿基序列保持不變，但基因

表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，DNA甲基化是其中的機制之一。研究發(fā)現(xiàn)小鼠體內(nèi)一對

等位基因A和a（完全顯性），位于卵子時均發(fā)生甲基化，且在子代不能表達；但A和a基因

在精子中都是非甲基化的，傳給子代后都能正常表達。下列有關敘述錯誤的是（）

A.DNA甲基化修飾后轉錄可能受阻

B.雄鼠體內(nèi)可能存在相應的去甲基化機制

C.抑癌基因的過度甲基化修飾將抑制腫瘤的發(fā)生

D.基因型為Aa的小鼠隨機交配，子代性狀分離比約為1：1

重溫高考真題演練

I.（2017?全國ni,6）下列有關基因型、性狀和環(huán)境的敘述，錯誤的是（）

A.兩個個體的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同

B.某植物的綠色幼苗在黑暗中變成黃色，這種變化是由環(huán)境造成的

C.O型血夫婦的子代都是O型血，說明該性狀是由遺傳因素決定的

D.高莖豌豆的子代出現(xiàn)高莖和矮莖，說明該相對性狀是由環(huán)境決定的

2.（2020?江蘇，30）研究發(fā)現(xiàn)，線粒體內(nèi)的部分代謝產(chǎn)物可參與調(diào)控核內(nèi)基因的表達，進而調(diào)

控細胞的功能。下圖為T細胞中發(fā)生上述情況的示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：

（1）丙酮酸進入線粒體后先經(jīng)氧化脫竣形成乙酰輔酶A,再徹底分解成和［H］。［H］經(jīng)

一系列復雜反應與結合，產(chǎn)生水和大量的能量，同時產(chǎn)生自由基。

（2）線粒體中產(chǎn)生的乙酰輔酶A可以進入細胞核，使染色質(zhì)中與結合的蛋白質(zhì)乙酰

化，激活干擾素基因的轉錄。

(3)線粒體內(nèi)產(chǎn)生的自由基穿過線粒體膜到中，激活NFAT等調(diào)控轉錄的蛋白

質(zhì)分子，激活的NFAT可穿過進入細胞核，促進白細胞介素基因的轉錄。轉錄后形

成的分子與核糖體結合，經(jīng)過程合成白細胞介素。

(4)T細胞內(nèi)乙酰輔酶A和自由基調(diào)控核內(nèi)基因的表達，其意義是

O

五分鐘查落實

1.判斷關于基因?qū)π誀畹目刂七^程的敘述

黑色素

基因14RNA)繪酪氨酸酶避~~-I"

r\＜、酪風酸

基因2p^RNAz殳血紅蛋白里正常紅細胞

-------------[⑤

鐮刀狀紅細胞

(1)基因1和基因2一般不會出現(xiàn)在人體內(nèi)的同一個細胞中()

(2)④⑤過程的結果存在差異的直接原因是血紅蛋白結構的不同()

(3)圖中①②過程發(fā)生的場所分別是細胞核、細胞質(zhì)中的核糖體()

(4)白化病是酪氨酸酶活性降低造成的()

(5)基因控制囊性纖維化與基因2控制性狀的方式相同()

2.判斷關于基因選擇性表達的敘述

(1)胰島B細胞有胰島素基因而無抗體基因，故可以產(chǎn)生胰島素而不能產(chǎn)生抗體()

(2)人體肌細胞與幼紅細胞中基因、mRNA、蛋白質(zhì)均不同()

(3)肺炎鏈球菌R型和S型的差異是基因選擇性表達的結果(