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(2025年·云南)云南省是著名的鮮花產(chǎn)地,所產(chǎn)鮮花花色鮮艷與其獨(dú)特的自然環(huán)境息息相關(guān)?;ㄇ嗨剀帐菦Q定被子植物色彩呈現(xiàn)的主要色素物質(zhì),花冠中糖類或被紫外光激活的紫外光受體均可促進(jìn)相關(guān)基因表達(dá),從而增加花青素苷的合成。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(
)A.云南平均海拔高,紫外線強(qiáng),能夠促進(jìn)花青素苷的合成B.鮮切花中花青素苷會(huì)緩慢降解,在浸泡液中添加適量糖可延緩鮮花褪色C.云南平均海拔高,晝夜溫差大,有利于呈色D.鮮花中花青素苷的含量,與紫外光受體基因表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。本課聚焦:1、紫外光如何促進(jìn)花青素苷的形成?2、怎樣理解基因、環(huán)境、性狀的關(guān)系?課前熱身D2026屆新高考生物沖刺復(fù)習(xí)基因與性狀的關(guān)系任務(wù)一:基因如何“繪色”?資料一:花青素苷天然存在于植物體內(nèi),是使花朵呈色的重要色素之一。花色對(duì)植物具有重要的生物學(xué)意義,也是衡量觀賞植物價(jià)值的重要指標(biāo)之一?;ㄇ嗨剀丈锖铣尚枰幌盗信c此相關(guān)的酶催化反應(yīng)的順利進(jìn)行。此外,花青素苷生物合成受CHS、ANS、DFR等多個(gè)基因的調(diào)控。問(wèn)題1:花色的呈現(xiàn)是花青素苷直接決定的,在資料一體現(xiàn)基因如何控制生物體的性狀?基因還可以通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀?;蛲ㄟ^(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程,進(jìn)而控制生物體的性狀。CHS苯丙氨酸香豆酰CoA查爾酮花青素苷苯丙氨酸解氨酶肉桂酸羥化酶4-香豆酰連接酶PALC4L4CL查爾酮合成酶一系列酶相關(guān)基因問(wèn)題2:與合成花青素苷相關(guān)的各種酶的基因在所有細(xì)胞中都存在,為什么只會(huì)在植物部分細(xì)胞中(如花瓣細(xì)胞)表達(dá)呢?這是由于與花青素苷合成相關(guān)的基因在花瓣等特定細(xì)胞中發(fā)生了選擇性表達(dá)任務(wù)二:環(huán)境如何“調(diào)色”?真題信息:云南省是著名的鮮花產(chǎn)地,所產(chǎn)鮮花花色鮮艷與其獨(dú)特的自然環(huán)境息息相關(guān)。云南平均海拔高,紫外線強(qiáng),能夠促進(jìn)花青素苷的合成。請(qǐng)思考:CHS基因(查爾酮合成酶基因)是花青素苷合成的“起始關(guān)鍵基因”,請(qǐng)你以真題中所述紫外線強(qiáng)可以促進(jìn)花青苷的合成為原因,提出一個(gè)合理的假說(shuō)。假說(shuō)1(基因突變):紫外光誘導(dǎo)了CHS基因發(fā)生了突變,CHS表達(dá)出的查爾酮合成酶活性增加。假說(shuō)2(直接效應(yīng)):紫外光作為一種能量/信號(hào),直接改變了細(xì)胞代謝環(huán)境,不依賴基因表達(dá)的即時(shí)性改變。假說(shuō)3(表觀遺傳):紫外光信號(hào)被感知后,引起了CHS基因發(fā)生表觀遺傳修飾,使其表達(dá)量增加。DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶去甲基化酶123456123456(去甲基化)任務(wù)二:環(huán)境如何“調(diào)色”?為探究紫外光如何引起花青素苷合成增加,我們使用云南的矮牽牛花和正常的矮牽?;ǎㄈ鐖D所示)為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)所提出的假說(shuō):假說(shuō)1(基因突變)假說(shuō)2(直接效應(yīng))假說(shuō)3(表觀遺傳)實(shí)驗(yàn)思路:______________________________________________________________________________________________________________________________預(yù)期結(jié)果:_______________________________________________________________請(qǐng)你認(rèn)真思考,通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),確定紫外光引起花青素苷合成增加是哪種原因引起的,寫出相關(guān)實(shí)驗(yàn)思路并預(yù)期結(jié)果。參考:使用云南的矮牽?;ê驼5陌珷颗;?,分別對(duì)兩種矮牽?;–HS基因進(jìn)行測(cè)序與甲基化檢查。再收集云南矮牽?;ǚN子將其種植在低紫外線地區(qū),觀察其后代花瓣顏色。資料二:北京林業(yè)大學(xué)研究表明,紫外光照射植物,被紫外光R8光受體感知,激活HY5等轉(zhuǎn)錄因子,HY5轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合ROS1基因啟動(dòng)子,激活ROS1基因表達(dá),合成ROS1去甲基化酶;CHS基因(查爾酮合成酶基因啟動(dòng)子區(qū)域存在多個(gè)甲基化位點(diǎn)。紫外光-B誘導(dǎo)下,去甲基化酶特異性結(jié)合CHS基因啟動(dòng)子,使甲基化水平從28%降至9%,基因表達(dá)量提升5.1倍,直接推動(dòng)查爾酮(花青素苷前體)的合成。任務(wù)二:環(huán)境如何“調(diào)色”?《紫外光照射對(duì)藍(lán)莓果實(shí)類黃酮途徑的代謝調(diào)控及轉(zhuǎn)錄激活》楊俊楓紫外光紫外光R8受體HY5轉(zhuǎn)錄因子ROS1基因表達(dá)去甲基化酶激活促進(jìn)表達(dá)CHS基因作用于甲基CHS基因CHS基因持續(xù)性表達(dá)CHS基因表達(dá)被完全關(guān)閉CHS基因完全甲基化轉(zhuǎn)錄復(fù)合體CHS基因表達(dá)被部分抑制CHS基因部分甲基化去甲基化酶在酶的作用下,DNA中的某些胞嘧啶會(huì)發(fā)生甲基化或去甲基化,調(diào)控基因表達(dá)(轉(zhuǎn)錄)和個(gè)體發(fā)育,并能夠在親代和子代間傳遞表觀遺傳信息,屬于表觀遺傳。資料三:1990年科學(xué)家轉(zhuǎn)入額外的CHS基因想加深紫色,卻得到褪色的矮牽?;?,且CHS酶濃度大幅降低。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞中CHS基因的mRNA降解速率異常升高。任務(wù)三:“增因”為何“失色”?新的現(xiàn)象與問(wèn)題:為什么轉(zhuǎn)入CHS基因,CHS基因的mRNA降解速率大大提高?提出新的假說(shuō):細(xì)胞內(nèi)的“某種物質(zhì)”有識(shí)別和降解特定mRNA的功能科學(xué)家從褪色植株細(xì)胞中提取了所有成分,利用分離技術(shù)成功獲得了“大分子組分”和“小分子組分”。分別與正常的CHSmRNA在試管中混合,再觀察mRNA是否被降解。實(shí)驗(yàn)組加入的成分第1組正常植株的全細(xì)胞提取物第2組褪色植株的全細(xì)胞提取物第3組褪色植株的大分子組分(主要是蛋白質(zhì)、大分子核酸)第4組褪色植株的小分子組分(多肽、小分子RNA等)第5組褪色植株的【大分子組分】+【小分子組分】實(shí)驗(yàn)結(jié)果褪色植株請(qǐng)分析上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):基于這些組的設(shè)置,通過(guò)觀察各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,思考并推斷出引起mRNA降解的是什么物質(zhì)?說(shuō)明你的理由。任務(wù)三:“增因”為何“失色”?資料四:
后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)人工導(dǎo)入的CHS基因隨機(jī)整合到宿主的染色體上。在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA可能形成局部雙鏈,雙鏈RNA(dsRNA)降解mRNA的過(guò)程如左圖所示。
繼續(xù)試驗(yàn),科學(xué)家明確記錄了對(duì)這些轉(zhuǎn)基因矮牽牛花進(jìn)行自花授粉或雜交,其后代群體中也出現(xiàn)了褪色的植株。思考后回答:?jiǎn)栴}1:結(jié)合給定的資料和流程圖,請(qǐng)對(duì)這種抑制“翻譯”過(guò)程的原因進(jìn)行合理的闡述。問(wèn)題2:結(jié)合資料四,這種降解特定基因的mRNA的機(jī)制是否屬于表觀遺傳?RNA干擾可以在不改變DNA序列的前提下,實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)(翻譯)的可遺傳性調(diào)控,屬于表觀遺傳。任務(wù)三:“增因”為何“失色”?生物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象,叫作表觀遺傳。表觀遺傳的發(fā)生受到環(huán)境的影響,進(jìn)而使基因型相同的個(gè)體產(chǎn)生差異。總結(jié)表觀遺傳現(xiàn)象組蛋白甲基化或乙?;疍NA甲基化RNA干擾基因、環(huán)境、性狀的關(guān)系在大多數(shù)情況下,基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響。例如:花青素苷的合成需要CHS基因等指導(dǎo)合成的多種酶共同作用。一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀。例如:控制花青素苷合成的同一套基因(如CHS,DFR,ANS等),通過(guò)在不同器官(花瓣、果實(shí)、葉片)
中表達(dá),直接決定了這些器官的顏色性狀。同時(shí),生物體的性狀也不完全是由基因決定的,環(huán)境對(duì)性狀也有著重要影響?;蚺c基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用,這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。CHS苯丙氨酸香豆酰CoA查爾酮花青素苷苯丙氨酸解氨酶肉桂酸羥化酶4-香豆酰連接酶PALC4L4CL查爾酮合成酶一系列酶相關(guān)基因任務(wù)四:思維如何“求真”?我的問(wèn)題:云南的鮮花顏色為什么鮮艷?DeepSeek的回答:云南鮮花顏色鮮艷體現(xiàn)了基因?qū)π誀畹闹苯涌刂??;ㄇ嗨剀盏暮铣苫蛟贒NA序列中專門負(fù)責(zé)花色產(chǎn)生。在花瓣細(xì)胞中,特定的轉(zhuǎn)錄因子激活了這些基因的表達(dá)程序。強(qiáng)烈的紫外光照射會(huì)導(dǎo)致全基因組范圍內(nèi)的DNA去甲基化,這種表觀遺傳變化像解除了基因的封印,使得花青素苷合成基因能夠持續(xù)高表達(dá),并且這種改變能夠穩(wěn)定地遺傳給后代。從進(jìn)化角度看,云南的強(qiáng)紫外光環(huán)境對(duì)植物形成了一種定向選擇。為了在此環(huán)境中更好地生存,植物個(gè)體有目的地調(diào)整基因表達(dá)模式,增加了花青素苷的合成。這種適應(yīng)性特征經(jīng)過(guò)多代累積,最終形成了個(gè)體主動(dòng)響應(yīng)環(huán)境的智慧。思考后回答:AI的回答看似合理,其實(shí)暗藏錯(cuò)誤,請(qǐng)獨(dú)立思考,找出AI回答中至少三個(gè)不合理的科學(xué)性回答。云南的鮮花顏色為什么鮮艷?云南鮮花顏色鮮艷體現(xiàn)了基因?qū)π誀畹闹苯涌刂?。花青素苷的合成基因在DNA序列中專門負(fù)責(zé)花色產(chǎn)生。在花瓣細(xì)胞中,特定的轉(zhuǎn)錄因子激活了這些基因的表達(dá)程序。強(qiáng)烈的紫外光照射會(huì)導(dǎo)致全基因組范圍內(nèi)的DNA去甲基化,這種表觀遺傳變化像解除了基因的封印,使得花青素苷合成基因能夠持續(xù)高表達(dá),并且這種改變能夠穩(wěn)定地遺傳給后代。從進(jìn)化角度看,云南的強(qiáng)紫外光環(huán)境對(duì)植物形成了一種定向選擇。為了在此環(huán)境中更好地生存,植物個(gè)體有目的地調(diào)整基因表達(dá)模式,增加了花青素苷的合成。這種適應(yīng)性特征經(jīng)過(guò)多代累積,最終形成了個(gè)體主動(dòng)響應(yīng)環(huán)境的智慧。云南的鮮花顏色為什么鮮艷?DEEPSEEK的回答:云南鮮花顏色鮮艷體現(xiàn)了基因?qū)π誀畹闹苯涌刂啤;ㄇ嗨剀盏暮铣苫蛟贒NA序列中專門負(fù)責(zé)花色產(chǎn)生。在花瓣細(xì)胞中,特定的轉(zhuǎn)錄因子激活了這些基因的表達(dá)程序。強(qiáng)烈的紫外光照射會(huì)導(dǎo)致全基因組范圍內(nèi)的DNA去甲基化,這種表現(xiàn)遺傳變化像解除了基因的封印,使得花青素苷合成基因能夠持續(xù)高表達(dá),并且這種改變能夠穩(wěn)定地遺傳給后代。從進(jìn)化角度看,云南的強(qiáng)紫外光環(huán)境對(duì)植物形成了一種定向選擇。為了在此環(huán)境中更好地生存,植物個(gè)體有目的地調(diào)整基因表達(dá)模式,增加了花青素苷的合成。這種適應(yīng)性特征經(jīng)過(guò)多代累積,最終形成了個(gè)體主動(dòng)響應(yīng)環(huán)境的智慧。任務(wù)四:思維如何“求真”?結(jié)合基因控制性狀的控制方式分析AI的說(shuō)法:_________________________________________________正確理解:_________________________________________________結(jié)合表觀遺傳的定義與特點(diǎn)分析AI的說(shuō)法:_________________________________________________正確理解:_________________________________________________結(jié)合環(huán)境對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控與進(jìn)化的觀點(diǎn)分析AI的說(shuō)法:_________________________________________________正確理解:_________________________________________________基因?qū)π誀畹闹苯涌刂??;驅(qū)π誀畹拈g接控制。全基因組范圍內(nèi)特定基因的啟動(dòng)子主動(dòng)響應(yīng)環(huán)境自然選擇的總結(jié):在生物學(xué)學(xué)習(xí)中,我們可以利用AI幫助我們學(xué)習(xí)但不能盲目信任,不要被AI流暢的語(yǔ)言和專業(yè)的術(shù)語(yǔ)所迷惑,要冷靜地審視,帶著批判性的眼光分析其科學(xué)事實(shí)-合理邏輯-客觀表述等幾個(gè)維度,方能去偽存真。(2025·河南·高考真題)構(gòu)成染色體的組蛋白可發(fā)生乙?;?。由組蛋白基因表達(dá)到產(chǎn)生乙?;慕M蛋白,需經(jīng)歷轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯、翻譯后加工與修飾等過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是(
)A.組蛋白乙?;桓?/p>
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