2025届新高考生物冲刺热点复习：表观遗传与基因表达的调控

2025届新高考生物冲刺热点复习

表观遗传与基因表达的调控心脏纤维化一、基因表达产物与性状的关系基因结构蛋白细胞结构生物性状酶细胞代谢生物性状直接途径控制间接途径控制心脏损伤调节【学习任务】知识回顾信号分子如：豌豆皱粒、白化病

如：囊性纤维化

资料1：野生黄瓜的叶片和果实带有苦味，这与其自身产葫芦素C有关。Bi基因控制合成的葫芦二烯醇合成酶是负责催化葫芦素C合成的关键酶；Bl和Bt基因的表达产物是一种转录因子，能够选择性结合在Bi基因的启动子上并调控Bi基因的表达，其中Bl控制着黄瓜叶片中苦味的合成，Bt控制着黄瓜果实中苦味的合成。黄瓜的苦与不苦还取决于环境因素：光照不足、氮肥过多、干旱均会导致苦味加重。（苦味）

基因葫芦二烯醇合成酶基因的表达产物因素DNAmRNA蛋白质性状转录翻译体现【学习任务】建构网络请根据以上信息完成下列概念图，并至少给出三个结论。环境调控BiBl和Bt产葫芦素CDNAmRNA蛋白质性状转录翻译体现基因表达的调控表观遗传

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二、表观遗传其中BL控制着黄瓜叶片中苦味的合成，Bt控制着黄瓜果实中苦味的合成。请回答以下问题：基因的选择性表达

1.苦味在各部位表达有差异的原因是什么？

2.若要黄瓜果实不苦，可以在基因表达的哪些阶段进行调控？

1.DNA甲基化修饰2.组蛋白修饰3.非编码RNA的调控【学习任务

】拓展旧知

（转录后）

多数情况下，基因甲基化后会结合很多其他蛋白质来帮助关闭基因，防止RNA聚合酶结合到启动子上，从而阻止mRNA的生成，导致基因沉默，进而影响细胞的分化和功能。二、改变了的表型有些可以遗传

——DNA的甲基化

调控方式1•

表观遗传类型1【学习任务】表观遗传的主要类型DNA甲基化转移酶去甲基化酶123456123456CpG二核苷酸序列5-甲基胞嘧啶（5-mC）资料2：在一个蜂群中，少数幼虫取食蜂王浆而发育成蜂王，大多数幼虫以花粉和花蜜为食发育成工蜂。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(如左图所示)，DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除Dnmt3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。DNA甲基化转移酶去甲基化酶机制：易发生DNA甲基化的碱基对主要是

，推测此区域主要分布

中，在发生甲基化后，会影响这段DNA和

相结合，从而使

。C-G

RNA聚合酶

转录过程受到抑制表观遗传调控机制——DNA的甲基化

调控方式1•

表观遗传类型1启动子123456123456

有丝分裂的分裂期，HDAC复合物使组蛋白去乙酰化，染色质凝缩成为非活性染色质，无转录活性，抑制了基因的转录。凝缩（不利于转录）松散（利于转录）组蛋白乙酰化酶组蛋白去乙酰化转移酶运用图示机制推测有丝分裂的分裂期基因转录水平低的原因。

原核细胞也存在图示类型的表观遗传调控吗？理由是

。

无与组蛋白结合的染色体——组蛋白的修饰调控方式1•

表观遗传——类型2

调控方式1•

表观遗传类型2【学习任务】表观遗传的主要类型资料3：表观遗传调控机制——

——RNA干扰资料4：导致基因静默的RNA主要有三种：miRNA、siRNA、piRNA，这三种RNA分子都能通过不同的机制实现基因沉默。miRNA作用机制如下:DNADNAmRNA非编码RNA蛋白质阻止翻译(抑制基因表达)互补配对调控方式1•

表观遗传类型3【学习任务】表观遗传的主要类型据图分析：1.图中基因表达的哪个过程受到干扰?2.请问RNA介导的基因沉默，碱基序列有没有改变？

（填“有”或“没有”），是否属于

（填“属于”或“不属于”）表观遗传，理由是：

表观遗传调控机制————RNA干扰调控方式1•

表观遗传类型3Dicer酶切割属于

RNA介导的基因沉默可以遗传给子代，基因的碱基序列不变。

翻译没有总结

生物体在适应环境的过程中，在基因表达水平上做出应答的分子机制，就称之为基因表达的调控。RNA水平转录水平调控蛋白质水平基因丢失基因扩增基因重排甲基化修饰染色质的结构状态DNA水平翻译过程蛋白质的稳定性翻译后加工mRNA稳定性mRNA向胞浆转运RNA的转录后加工基因表达调控的类型

请用DNA甲基化的机制分析黄瓜如何调控苦味基因在不同器官中的选择性表达的，并尝试构建模型进行解释。三、基因表达调控的应用Bl控制着黄瓜叶片中苦味的合成，Bt控制着黄瓜果实中苦味的合成。葫芦素CBlBtBt葫芦素C叶片果实启动子启动子启动子启动子【学习任务】基因表达调控的应用Bl资料6：黄瓜的Bl基因控制叶片的苦味，而Bt基因控制果实的苦味。这一发现为培育苦味较少的黄瓜品种提供了理论基础。科学家通过基因编辑技术，如CRISPR/Cas9系统，可以直接对黄瓜中的苦味基因进行修饰或敲除，从而降低或消除黄瓜的苦味。1.思考如何利用基因编辑技术检测苦味基因的敲除？2.如何检测黄瓜苦味的去除是基因水平的调控还是RNA水平的调控？

基因水平的分析：比较苦味去除前后黄瓜在基因序列上的差异。

RNA水平的分析：检测苦味去除前后黄瓜中相关RNA表达量变化。基因测序；DNA分子杂交技术，检测苦味基因的mRNA含量；检测苦味物质的含量；直接尝尝黄瓜味道。3.基因组编辑等技术可以达到去除黄瓜果实的苦味，是否也可以通过对人类生殖细胞或胚胎进行基因组编辑来防治狐臭病？说明理由

。不可以，违反法律和伦理，且存在安全隐患三、基因表达调控的应用资料7：在黄瓜中表达葫芦素C时，去甲基化酶在不同部位或不同的时期可能具有不同的氨基酸序列，即使是同一种去甲基化酶其氨基酸序列也可能不同。请问能用SDS-凝胶电泳来证明此推断吗？如何证明？【SDS-凝胶电泳是利用SDS（十二烷基硫酸钠）将蛋白质分子的电荷中和，使蛋白质在电场作用下按照分子量大小进行迁移，从而实现蛋白质的分离】标记蛋白①②③④⑤974006620043000310002010014400

将不同来源的去甲基化酶分离提纯后电泳，如出现不同位置的条带，即可证明。三、基因表达调控的应用附加题：若是出现分子量大小相同的酶又该怎么区分呢？经典遗传、表观遗传、环境等对表型的影响DNAmRNA蛋白质性状转录翻译体现经典遗传表观遗传调控环境影响影响2.表观遗传：碱基序列不变，引起的性状变化可遗传3.仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传1.经典遗传：碱基序列改变，引起的性状变化可遗传课堂小结影响酶结构蛋白资料7：蛋白质乙酰化是一种表观遗传现象，研究发现抑郁症患者血清中的组蛋白去乙酰化酶（HDACs）增多，据此推测抑郁可能与大脑区域组蛋白乙酰化水平降低有关。现有抑郁模型小鼠（CVS）和正常小鼠若干只及含HDACs抑制剂的溶液，请设计实验对该推测进行验证，要求写出实验设计思路以及相应的实验结果。实验思路：将CVS小鼠均分为A、B组，取与A、B组等量的正常小鼠作为C组，向A组小鼠大脑区域注射一定量含HDACs抑制剂的溶液，向B、C组小鼠大脑区域分别注射等量不含HDACs抑制剂的溶液，饲养一段时间后，检测小鼠大脑区域组蛋白乙酰化水平及观察抑郁症情况。

实验结果：小鼠大脑区域组蛋白乙酰化水平B组<A组≤C组，与B组相比，A组小鼠抑郁症情况得到改善。三、基因表达调控的应用思维训练P75

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