新教材学年人教版生物必修第二册同步讲义第4章 第2节 基因表达与性状的关系Word文档格式.docx

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指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的。

（2）某类细胞中特异性表达的基因：

即基因的选择性表达。

3．细胞分化的本质：

基因的选择性表达。

4．基因的选择性表达：

与基因表达的调控有关。

三、表观遗传

1．概念：

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。

2．存在：

生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。

四、基因与性状间的对应关系

1．大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。

（1）生物的有些性状可以受到多个基因的影响，如人的身高。

（2）一个基因也可以影响多个性状，如水稻中的Ghd7基因。

（3）生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。

2．基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。

知识点一　基因、蛋白质和性状的关系

1．基因、蛋白质和性状的关系

2．基因对性状控制的两种途径

3．基因与性状的关系

（1）基因与性状的关系

（2）基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果。

（3）基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，共同调控着生物体的性状。

1．下图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述错误的是（　　）

A．图中①②过程的场所分别是细胞核、核糖体

B．镰状细胞贫血致病的直接原因是血红蛋白分子结构的改变

C．人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶活性下降

D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

详细分析：

选D。

图中①表示转录，场所是细胞核，②表示翻译，场所是核糖体，A项正确；

镰状细胞贫血是由于控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变而使血红蛋白的结构改变，B项正确；

人体细胞衰老时，酪氨酸酶活性会降低，C项正确；

题图反映了基因控制性状的方式有两种，一种是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，另一种是通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状，D项错误。

2．下列关于基因、性状以及二者关系的叙述，正确的是（　　）

A．基因在染色体上呈线性排列，基因的前端有起始密码子，末端有终止密码子

B．基因能够通过复制实现遗传信息在亲代和子代之间的传递

C．基因型不同，表型肯定也不同

D．通过控制酶的合成从而直接控制性状，是基因控制性状的途径之一

选B。

密码子位于mRNA上，而非基因上；

基因型不同的个体其表型也有可能相同；

基因通过控制酶的合成从而间接控制生物体的性状。

知识点二　细胞分化与表观遗传

1．细胞分化的机理

（1）实质：

基因的选择性表达，即在个体发育中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，转录出不同的mRNA，控制合成出不同的蛋白质，如图所示。

（2）标志

①分子水平：

合成某种细胞特有的蛋白质（如唾液淀粉酶、胰岛素等）。

②细胞水平：

形成不同种类的细胞（尤其是细胞器种类和数量有较大差异）。

2．表观遗传

（1）表观遗传的特点

①可遗传性，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞个体间遗传。

②可逆性的基因表达。

如甲基化时，可影响基因的表达；

去甲基化时，可恢复基因的表达。

③没有DNA碱基序列的改变。

（2）表观遗传对基因表达的调控及其控制

①生物遗传信息的表达正确与否，既受控于DNA序列又受制于表观遗传，表观遗传主要通过DNA修饰、蛋白质修饰与非编码RNA的调控3个层面上调控基因表达。

②DNA甲基化：

DNA甲基化是目前研究最充分的表现遗传修饰形式。

甲基化是指生物分子在特定的酶系统催化下，加上甲基（—CH3）的生物化学反应，是普遍存在原核生物和真核生物中的DNA修饰作用，甲基化没有改变基因的序列，但对基因表达起调控作用，在哺乳动物DNA分子中，甲基化一般发生在胞嘧啶（C）上。

3．下表是人体内的红细胞（未成熟）、胰岛B细胞、浆细胞内所含有的核基因及这些基因表达的情况（“＋”表示该基因能表达，“－”表示该基因未表达）。

下列有关说法正确的是（　　）

细胞

血红蛋白基因

胰岛素基因

抗体基因

有氧呼吸酶基因

红细胞

＋

－

胰岛B细胞

①

浆细胞

②

③

A．①②③均表示“＋”

B．此表说明细胞分化导致基因的选择性表达

C．三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同

D．三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同

选A。

题表说明细胞分化的原因是基因的选择性表达，B错误；

三种细胞中有氧呼吸酶基因都表达，C错误；

三种细胞是同一个体中的体细胞，其核基因种类相同，只是表达的基因不同，D错误。

4．某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy（黄色）对a（黑色）为显性，将纯合黄色体毛的小鼠与纯合黑色体毛的小鼠杂交，下列有关叙述错误的是（　　）

A．F1的基因型都是Avya

B．Avy基因没有甲基化时，F1全是黄色

C．Avy基因甲基化程度越高，小鼠体毛的颜色就越浅

D．小鼠的肌肉细胞内也存在Avy及a基因

选C。

Avy基因甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色越深。

5．下列关于表观遗传的叙述，不正确的是（　　）

A．同卵双胞胎的微小差异与表观遗传有关

B．基因的碱基序列不变，基因表达的程度可能不同

C．表观遗传时表型发生变化一般是不可遗传的

D．表观遗传现象普遍存在于生物体的整个生命活动中

答案：

C

核心知识小结

[要点回眸]

[规范答题]

基因控制生物性状的两条途径

（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。

（2）通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

生物体多种性状的形成都是以细胞分化为基础的。

细胞分化的本质是基因的选择性表达。

基因的选择性表达与基因表达的调控有关。

表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。

一个基因可能影响多种性状，一种性状也可能由多个基因控制。

[随堂检测]

1．（2019·

南通高一检测）下列有关基因与性状关系的叙述，正确的是（　　）

A．基因与性状之间是一一对应的关系

B．基因都通过控制蛋白质的结构直接控制性状

C．染色体上的基因控制生物性状不受环境影响

D．不同基因之间相互作用，精细调控生物性状

基因与性状之间并不是简单的一一对应关系，有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状，A错误；

有的基因是通过控制酶的合成来控制细胞代谢过程，进而间接控制生物体的性状，B错误；

生物的性状是基因与环境共同作用的结果，C错误；

不同基因之间相互作用，精细调控生物性状，D正确。

2．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，下图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：

从图中不能得出的是（　　）

A．花的颜色由多对基因共同控制

B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢

C．生物性状由基因决定，也受环境影响

D．若基因①不表达，则基因②和基因③不表达

花青素决定花的颜色，而花青素的合成是由多对基因共同控制的。

基因①②③通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成。

花青素在不同酸碱条件下显示不同颜色，说明环境因素也会影响花色。

基因具有独立性，基因①不表达，基因②③仍然能够表达。

3．下图为人体内基因对性状的控制过程，据图分析，下列叙述正确的是（　　）

A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中

B．图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的协助

C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同

D．过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状

同一个体的体细胞内所含基因都相同，因为都是由受精卵有丝分裂产生的；

④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因碱基序列发生了改变，直接原因是血红蛋白结构异常；

过程①②③表明基因通过控制酶的合成控制生物的代谢，进而控制生物体的性状。

4．柳穿鱼植株A和植株B花的形态结构不同，其他方面基本相同。

下列说法不正确的是（　　）

A．两株柳穿鱼体内的Lcyc基因的序列相同

B．柳穿鱼的叶肉细胞内不存在Lcyc基因

C．植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化了

D．两植株杂交，F2中有少部分的花与植株B相似

柳穿鱼的所有细胞内都有该基因。

5．下图为喜马拉雅兔在受到低温作用后毛色的变化，这种变化最可能是（　　）

A．遗传对基因表达的作用

B．环境对基因表达的作用

C．同源染色体上基因的重排

D．环境引起基因改变

冰块（低温）处理后毛色发生变化，该部位的基因没有变化，最可能是环境对基因表达的影响。

6．下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，据图分析并回答下列问题：

（1）上述基因属于管家基因（基因产物是维持细胞基本生命活动所必需）的是________，属于奢侈基因（基因产物赋予不同细胞特异性的生理功能）的是________。

（2）这三种细胞“血红蛋白基因”均________表达，所以这三种细胞不包括________。

（3）下列①～④能说明某细胞已经发生分化的是________。

①进行ATP的合成　②进行mRNA的合成　③可合成抗体　④存在纤维蛋白原基因

（1）a　bcd　

（2）不能　红细胞　（3）③

[课时作业]

A级·

合格考通关区

1．下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是（　　）

A．两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同

B．某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的

C．O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的

D．高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的

基因型相同的两个人，营养条件等环境因素的差异可能会导致两人身高不同，A正确；

绿色幼苗在黑暗中变黄，是因为缺光无法合成叶绿素，是由环境因素造成的，B正确；

O型血夫妇基因型均为ii，两者均为纯合子，所以后代基因型仍然为ii，表现为O型血，这是由遗传因素决定的，C正确；

高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明高茎豌豆亲本是杂合子，子代出现性状分离，这是由遗传因素决定的，D错误。

2．下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图：

从图中可得出（　　）

A．一种物质的合成只受一个基因的控制

B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢

C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达

D．若基因③不存在，瓜氨酸仍可合成精氨酰琥珀酸

基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。

由题图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制。

基因具有一定的独立性，基因②不表达时，基因③④仍可表达，只是无法合成精氨酸。

若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酰琥珀酸的途径不能进行。

3．甜豌豆的紫花与白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两对等位基因共同控制，只有同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是（　　）

A．一种性状只能由一种基因控制

B．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的

C．每种性状都是由两个基因控制的

D．基因之间存在着相互作用

由题干可知，紫花受A和B两种基因控制，说明基因之间存在相互作用，但并不是说每种性状都受两对基因控制。

4．酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。

如果一个人的基因不正常而缺少酪氨酸酶，则这个人就会出现白化症状。

A．基因能控制生物体的性状

B．基因能控制合成相应的酶进而控制生物体的性状

C．基因与性状是简单的线性关系

D．这种病是可遗传的

根据题意可知，基因通过控制酶的合成控制代谢过程，从而控制生物体的性状，所以基因与性状并不是简单的线性关系。

5．物理学家霍金曾经患有肌肉萎缩性侧索硬化症即“渐冻症”。

有研究表明该病是由于突变的基因导致神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动；

也有最新研究结果表明，利用诱导多能干细胞（IPS细胞）制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。

下列相关描述错误的是（　　）

A．诱导多能干细胞的分化实质是基因的程序性表达，细胞种类增多

B．诱导多能干细胞分化成的多种细胞中核酸相同，蛋白质却不完全相同

C．将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，可以起到良好治疗作用

D．植入神经干细胞，使受损的运动功能得到恢复，可以一定程度改善“渐冻症”

B

6．miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA，长度为19～25个核苷酸，不同miRNA在个体发育的不同阶段产生。

miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解，进而特异性地影响相应基因的表达。

请根据材料判断，下列相关说法正确的是（　　）

A．miRNA指导合成的肽链最多含有8个氨基酸

B．miRNA在转录水平特异性地影响基因的表达过程

C．不同miRNA在个体发育的不同阶段产生，与细胞分化有关

D．不同miRNA的区别在于脱氧核苷酸的排列顺序不同

由miRNA是一类“内源性非编码RNA”可知，它不能指导合成肽链；

由miRNA与mRNA结合可知，它影响的是翻译过程；

不同miRNA的区别在于核糖核苷酸的排列顺序不同，而不是脱氧核苷酸。

7．（2019·

北京昌平期末）下图表示RNA干扰技术的原理，下列相关叙述错误的是（　　）

A．推测A蛋白具有RNA聚合酶的功能　　

B．可利用该技术研究基因的功能　　

C．RNA干扰过程遵循碱基互补配对原则　　

D．利用该技术可以抑制致病基因的表达

据题图可推知，A蛋白能切割RNA，具有RNA酶的功能，A错误；

可利用该技术研究基因的功能，B正确；

图中mRNA和siRNA结合遵循碱基互补配对原则，C正确；

利用该技术可以抑制致病基因的表达，D正确。

8．根据材料分析基因对性状控制的两种途径，并回答下列问题：

（1）材料1　豌豆的圆粒和皱粒产生的机理（如下图）：

该材料说明：

基因通过控制________________________________________________________________________

____________________。

（2）材料2　人类镰状细胞贫血的发病机理（如下图）：

基因　　正常基因

异常基因

↓↓

　正常（谷氨酸）　　异常（缬氨酸）

↓↓

　　圆饼状　　　　　　　镰刀状

功能正常　　　　镰状细胞贫血

基因通过控制________________________________________________________________________。

（1）酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状　

（2）蛋白质结构直接控制生物体的性状

9．下图为基因与性状的关系示意图，据图回答下列问题：

（1）通过①过程合成RNA，在遗传学上称为________。

（2）在真核细胞的细胞核中，①过程合成的mRNA通过________进入细胞质中，与________结合在一起指导蛋白质的生物合成。

（3）②过程称为________，需要的物质和结构有________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）在玉米的叶肉细胞中，能够进行①过程的细胞结构有________、________、________。

（5）基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。

白化病是缺乏合成黑色素的酶所致，这属于基因对性状的________（填“直接”或“间接”）控制。

（6）分析上图可知，生物的性状具有多样性的直接原因是________________，根本原因是________________。

（1）（3）基因通过基因表达控制生物的性状，即基因通过转录和翻译控制蛋白质的合成，进而控制生物的性状。

转录是以DNA的一条链为模板，以4种核糖核苷酸为原料合成RNA的过程；

翻译是以mRNA为模板，以21种氨基酸为原料，合成蛋白质（肽链）的过程。

（2）真核细胞的细胞核中，转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合在一起指导蛋白质的生物合成。

（4）玉米叶肉细胞能够进行转录的细胞结构有细胞核、叶绿体和线粒体。

（5）基因控制性状的一种方式是通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，另一种是通过控制酶的合成来控制代谢，进而间接控制生物的性状。

（6）生物性状具有多样性的直接原因是蛋白质的多样性，而根本原因则是DNA的多样性。

（1）转录　

（2）核孔　核糖体　（3）翻译　mRNA、氨基酸、tRNA、酶、ATP、核糖体等　（4）细胞核　叶绿体　线粒体　（5）间接　（6）蛋白质的多样性　DNA的多样性

10．分析以下材料并回答问题。

材料1　豌豆的红花基因不止与一个性状有关，这个基因还控制叶腋的红色斑点、种皮的褐色或灰色。

这种现象叫作基因的多效现象。

材料2　玉米叶绿素的形成至少涉及50个不同位置的基因；

玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因；

果蝇眼睛的颜色至少受到40个不同位置基因的影响。

材料3　如图，

同一株水毛茛，裸露在空气中的叶是扁平的，而浸在水中的叶片深裂成丝状。

（1）材料1表明一个基因可能与________种性状有关。

（2）材料2说明有时________个基因控制一个性状。

（3）材料3说明生物的性状是________________共同作用的结果。

多　多　基因和环境

B级·

等级考拟战区

11．人类白化病和苯丙酮尿症是由代谢异常引起的疾病，下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。

由图中不能得出的结论是（　　）

A．基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状

B．基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状

C．一个基因可以控制多种性状

D．一种性状可以由多个基因控制

苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成有密切的关系，而酶的合成是由基因控制的；

若基因1发生变化，则多巴胺和黑色素的合成都受影响；

多巴胺和黑色素的合成也都受多个基因的控制。

12．（2019·

朝阳高一检测）下图1中Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ表示哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因，a、b为基因的间隔序列；

图2为Ⅰ基因进行的某种生理过程。

下列叙述错误的是（　　）

A．Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ基因在不同的细胞中表达情况可能不同

B．图2中甲为RNA聚合酶，丙中所含的五碳糖是核糖

C．若丙中（A＋U）占36%，则丙对应的乙片段中G占32%

D．基因指导合成的终产物不一定都是蛋白质

丙对应的乙片段中（T＋A）占36%，但不能确定G占32%。

13．（2019·

陕西西安模拟）下图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。

A．a过程是有丝分裂，b过程是细胞分化

B．丁与戊因遗传物质不同而发生分化

C．乙和丙的染色体组成相同

D．甲、丁、戊的功能不同

14．（2019·

河北衡水中学高一期中）乳腺上皮细胞在孕晚期数量增加，在停止哺乳后数量减少。

当向体外培养乳腺组织的培养液中加入泌乳素时，乳腺组织合成的酪蛋白的量增加了20倍。

测定乳腺组织中RNA的半衰期（半数RNA降解需要的时间），结果见表。

据此作出的下列推理错误的是（　　）

RNA种类

RNA半衰期（h）

无泌乳素刺激

有泌乳素刺激

rRNA

>

790

总mRNA

3.3

12.8

酪蛋白mRNA

1.1

28.5

A.乳腺上皮细胞的增殖能力在人体生命活动的不同阶段有所差异

B．mRNA半衰期较短，有利于细胞内蛋白质的种类和含量的调控

C．泌乳素通过提高酪蛋白基因的转录效率来促进细胞合成更多酪蛋白

D．肝脏细胞也含有产生酪蛋白的基因，只是没有表达

15．已知果蝇的长翅与残翅是一对相对性状，且长翅（V）对残翅（v）为显性，但遗传学家在不同温度下培养长翅果蝇幼虫，得到不同的结果，如下表，请结合所学知识回答下列问题：

实验材料

实验处理

结果

长翅果蝇幼虫A

25℃条件培养

长翅果蝇

长翅果蝇幼虫B

35～37℃处理6～24h培养

残翅果蝇

（1）请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，并进行解释。

________________________________________________________________________________

（2）这个实验说明基因与性状是怎样的关系？

________________________________________________________________________

（3）果蝇B的残翅性状能否遗传？

________。

原因是________________________________________________________________________

_____________