基因表达与性状的关系-2024年高考生物一轮复习（新高考版）

第六

单元遗传的物质基础

第4课时基因表达与性状的关系

【课标要求】1.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现。2.细胞分化的本质是基因选择性表

达的结果。3.概述某些基因中碱基序列不变，但表型改变的表观遗传现象。

考点一基因表达产物与性状的关系

・归纳夯实必备知识

1.基因控制生物性状的间接控制途径

间接控制

(1)方式(用文字和箭头表示)：基因」壁L

生物体的性状。

(2)实例

①白化病致病机理图解

②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解

2.基因控制生物性状的直接控制途径

甘H控制—电照二生物体的性状。

⑴方式:基因----►

(2)实例

油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式内酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所

示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。

乙

(1)据图甲分析，你认为提高油菜产油量的基本思路是什么？

(2)图乙表示基因B,a链是转录链，经诱导。链也能转录，从而形成双链mRNA,转录出的双

链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是什么？

(3)为什么基因B经诱导后转录出双链mRNA就能提高产油量?

(4)该过程体现了基因控制性状的哪种途径？

■突破强化关键能力

1.白化病与镰状细胞贫血是两种常见的人类单基因遗传病，发病机理如图所示。下列有关说

法正确的是()

黑色素

基因1HRNA1竺酪氨酸酶逆~嬴』

酪氨酸

基因2«RNAz丝血红蛋白班正常红细胞

［异常

镰刀状红细胞

A.①②分别表示转录、翻译，主要发生在细胞核中

B.②过程中发生碱基互补配对，完成该过程需要64种tRNA的参与

C.图中两基因对生物性状的控制方式相同

D.①②两个过程中碱基互补配对的方式不完全相同

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

中不能得出的结论是()

基因①基因②基因③

J.源灯红色

酶1m2酶3号N

苯丙酮氨酸一辅酶……,查尔酮上花青素

取蓝色

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，受环境影响

D.若基因①不表达，则基因②和基因③也不表达

考点二基因的选择性表达与细胞分化

■归纳夯实必备知识

1.细胞分化的本质：（如图所示）。

［因回国叵I回一血红蛋白+ATP合成酶红细胞

徵蹲囚回回回同一肌动蛋白+ATP合成酶肌细胞

烟回i回回一胰岛素+ATP合成酶胰岛B细胞

（注：灰色代表表达的基因，即处于活动状态，

白色代表不表达的基因，即处于关闭状态）

2.细胞分化的结果：由于基因的选择性表达,导致来自同一个体的体细胞中和

不完全相同，从而导致细胞具有不同的o

・拓展提升科学思维

下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请据图分析回答下列问题:

A

a.催化葡萄糖3

一丙酮酸n

的酶基因L

b.生长激素基因］

C.胰岛素基因

d.血红蛋白基因「

（1）上述基因属于管家基因的是,属于奢侈基因的是.

（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；A细

胞可产生“胰岛素”，应为细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为细胞。

■突破强化关键能力

3.（2023•江西宜春高三检测）科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞,

对这3种细胞中的mRNA进行了检测，结果见下表（注：“+”表示检测发现相应的分子,

“一”表示检测未发现相应的分子）。下列叙述正确的是（）

细胞种类珠蛋白mRNA卵清蛋白mRNA胰岛素mRNA丙酮酸激酶mRNA

红细胞+——+

输卵管细胞—+—+

胰岛细胞—一++

A.不同细胞合成的mRNA完全不同

B.丙酮酸激酶基因的表达产物是维持鸡细胞的基本生命活动所必需的

C.输卵管细胞中存在卵清蛋白基因和丙酮酸激酶基因，没有珠蛋白基因和胰岛素基因

D.鸡的不同细胞在形态、结构和功能上具有差异的根本原因在于合成的蛋白质种类不同

4.(2023•江苏南京高三模拟)ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶，下表是科学家以番

茄ACC合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。

下列分析正确的是()

果实成熟的不同阶段

叶片雌蕊雄蕊根

绿果变红桃红橙红亮红红透

++++

—++++++———+—

++++

注：“一”表示该基因不表达，“+”表示该基因表达，“+”的数目越多表示表达水平越

高。

A.该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段差异不明显

B.橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多

C.绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞基因的选择性表达

D.果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者

考点三表观遗传及基因与性状其他几种关系

■归纳夯实必备知识

1.表观遗传

(1)概念：生物体基因的保持不变，但和发生可

遗传变化的现象。

(2)实例

①柳穿鱼花的形态结构遗传

|乙＞C基因图开花时_I开花时.高度口声基因］

希--------------------

植株Ax植株B

F,4与____相似

绝大部分与—相似少部分与—相似

②某种小鼠毛色的遗传

亲本黄色黑色

X

一I—

F,A"a

表现出不同毛色的小鼠

(介于系列过渡类型)

③蜂王和工蜂的发育由来问题

(3)机制：DNA的；的甲基化和乙酰化等。

(4)特点

①：基因表达和表型可以遗传给后代。

②不变性：基因的碱基序列保持不变。

③：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可能发生去甲基化。

(5)与表型模拟的比

表观遗传与表型模拟都是由_____—引起的性状

相同点

改变，都没有改变

表观遗传是，表型模拟引起的性状

不同点

改变是

2.基因与性状间的其他关系

(1)在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。

①一个基因(多数性状受单基因控制)。

②一个基因型L(如基因间相互作用)。

③卫工(如身高、体重等)。

(2)生物体的性状也不完全由基因决定，对性状也有着重要影响。例如，后天的营养和

体育锻炼等对人的身高也有重要作用。

・柘展提升科学思维

在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将

发育成工蜂。Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区

域添加甲基基团(如图所示)，DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除。,〃加3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。

H

胞

3一甲基胞喀咤

"㈤

AGTCCGCGTTACGTAGC

TCAGGCGCAATGCATCG

部分被甲基化的DNA片段

(1)据上述研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因是什么？

(2)结合上述信息分析DNA甲基化与基因突变的关系？

(3)DNA甲基化常发生于DNA的CG序列密集区，发生甲基化后，会影响这段DNA和某些

蛋白相结合。推测甲基化程度影响基因表达的机制是什么？

■突破强化关键能力

5.(2023•山东东营高三模拟)DNA甲基化是指DNA中的某些碱基被添加甲基基团，此种变

化可影响基因的表达,对细胞分化具有调控作用。基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基

因的转录，如图所示。研究发现，多种类型的癌细胞中发生了抑癌基因的过量甲基化。下列

叙述错误的是()

甲基化

T?T

启动子转录区域终止子

A.细胞的内外环境因素均可引起DNA的甲基化

B.甲基化的启动子区更易暴露转录模板链的碱基序列

C.抑癌基因过量甲基化后会导致细胞不正常增殖

D.某些DNA甲基化抑制剂可作为抗癌药物研发的候选对象

6.（2023•江苏上冈高级中学高三模拟）表观遗传是指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，DNA甲基化是其中的机制之一。研究发现小鼠体内一对

等位基因A和a（完全显性），位于卵子时均发生甲基化，且在子代不能表达；但A和a基因

在精子中都是非甲基化的，传给子代后都能正常表达。下列有关叙述错误的是（）

A.DNA甲基化修饰后转录可能受阻

B.雄鼠体内可能存在相应的去甲基化机制

C.抑癌基因的过度甲基化修饰将抑制肿瘤的发生

D.基因型为Aa的小鼠随机交配，子代性状分离比约为1：1

重温高考真题演练

I.（2017•全国ni,6）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

2.（2020•江苏，30）研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调

控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：

（1）丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱竣形成乙酰辅酶A,再彻底分解成和［H］。［H］经

一系列复杂反应与结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。

（2）线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与结合的蛋白质乙酰

化，激活干扰素基因的转录。

(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到中，激活NFAT等调控转录的蛋白

质分子，激活的NFAT可穿过进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形

成的分子与核糖体结合，经过程合成白细胞介素。

(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是

O

五分钟查落实

1.判断关于基因对性状的控制过程的叙述

黑色素

基因14RNA)绘酪氨酸酶避~~-I"

r\＜、酪风酸

基因2p^RNAz殳血红蛋白里正常红细胞

-------------[⑤

镰刀状红细胞

(1)基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中()

(2)④⑤过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同()

(3)图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体()

(4)白化病是酪氨酸酶活性降低造成的()

(5)基因控制囊性纤维化与基因2控制性状的方式相同()

2.判断关于基因选择性表达的叙述

(1)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体()

(2)人体肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同()

(3)肺炎链球菌R型和S型的差异是基因选择性表达的结果(