资源简介 课时5 基因控制生物的性状、中心法则与表观遗传 课时学习目标 本课时的概念为“生物体存在基因碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”,该概念的建构需要以下基本概念或证据的支持。(1)基因控制生物的性状。(2)基因碱基序列不变,表型可能改变。(3)表观遗传现象是指父母的生活经历可以通过DNA序列以外的方式遗传给后代的现象。概念1 基因控制生物的性状及遗传信息流从DNA→RNA→蛋白质(阅读教材P76~78,完成填空)1.基因通过控制蛋白质的合成控制生物的性状2.基因与性状的关系提醒 生物的性状(或表型)是基因(或基因型)与环境共同作用的结果。3.中心法则(1)克里克提出的中心法则(2)中心法则的发展(3)中心法则的图解4.基因概述[辨正误](1)基因都是通过控制酶的合成进而控制代谢,从而实现对性状的控制。( )(2)中心法则表示的是遗传信息的流动过程。( )(3)基因在不同生物的细胞中本质不同,可能是一段具有遗传效应的DNA片段,也可能是一段RNA片段。( )1.(生活、学习与实践情境)白化病患者体内缺乏黑色素,全身皮肤呈乳白或粉红色,毛发为白色或淡黄色,由于缺乏黑色素的保护,患者皮肤对光线高度敏感,日晒后易发生晒斑和各种光敏性皮炎,并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退,使得黑色素不能正常合成(如下图)。请分析回答下列问题:(1)图中①代表的生理过程是什么?在细胞内进行时主要需要哪种酶的参与?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)图中②发生在哪种细胞器上?原料是什么?需要哪些RNA的参与?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)白化病的发生说明了基因是如何控制生物性状的?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.(生命科学史情境)1957年,克里克提出了遗传信息流动的中心法则:后经不断补充和完善,其内容可表示为:(1)图中实线和虚线的差异是什么?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)在真核生物细胞中,过程①发生的场所和过程②的原料分别是什么?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是 (填序号,下同);需要逆转录酶参与的过程是 。不同生物遗传信息流动的过程(1)真核生物、原核生物和DNA病毒(如T2噬菌体)的遗传信息流动过程:(2)逆转录病毒(如HIV、劳氏肉瘤病毒)在宿主细胞内的遗传信息流动过程:(3)大部分RNA病毒(如烟草花叶病毒、流感病毒)在宿主细胞内的遗传信息流动过程:【典例应用】例1 牵牛花的颜色主要是由花青素直接决定的,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( )A.若基因①不表达,则基因②和基因③也不能表达B.花的颜色由多对基因共同控制C.基因可以通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,从而控制生物的性状D.生物的性状受环境影响例2 (2023·慈溪高一期末)20世纪60年代,遗传信息的传递方向已基本清楚,克里克将其概括为“中心法则”。经后人的补充和完善后,中心法则可用下图表示。下列关于①~⑤过程的叙述,正确的是( )A.②过程中RNA聚合酶与DNA上起始密码子结合B.人体正常细胞内可发生⑤过程C.能发生“A—U、U—A”碱基互补配对方式的是②③④D.③过程有三种RNA参与,此过程有氢键的形成和断裂“三看法”判断中心法则的各个过程概念2 生物体存在表观遗传现象(阅读教材P80~83,完成填空)1.基因序列不变,表型可能改变2.改变了的表型有些可以遗传[辨正误](1)表观遗传发生是因为改变基因序列造成的遗传性状改变。( )(2)DNA的甲基化或者组蛋白乙酰化都能在一定程度上改变基因的表达水平。( )(3)DNA甲基化通常会促进基因转录,而组蛋白的乙酰化通常会抑制mRNA的翻译。( )(生活、学习与实践情境)表观遗传是指即使亲代传递给后代的DNA序列没有改变,亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变而引起的身体状况变化,也会通过某种途径遗传给下一代的现象。(1)DNA甲基化是指在基因的启动子中的胞嘧啶上添加甲基基团,是表观遗传中常见的现象之一。某些基因的启动子位点被甲基化后,使 不能与之结合,抑制转录过程,从而导致生物的 发生改变。去甲基化后,该基因恢复功能。(2)研究发现:小鼠胚胎中只要来自父方的A、a基因均不会甲基化(原来甲基化的基因去甲基化),来自母方的A、a基因均被甲基化。现有纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)交配,则F1的表型为 ,F1雌雄个体随机交配,F2的表型及比例为 。1.两种重要的表观遗传修饰2.表观遗传学与传统遗传学的比较项目 表观遗传学 (传统)遗传学基因序列 不改变DNA序列,属于非基因序列改变所致基因表达水平的变化 基于基因序列改变所致基因表达水平的变化遗传性 可以遗传 可以遗传【典例应用】例3 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。下列相关叙述错误的是( )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.DNA甲基化干扰了RNA聚合酶对启动子的识别和结合D.被甲基化的DNA片段中其遗传信息并未发生改变例4 (2024·杭州周边四校联考)DNA甲基化是表观遗传修饰中常见的方式。某些基因部分碱基发生DNA甲基化后,该基因的转录会受到抑制,从而基因表达发生变化。下列叙述中正确的是( )A.对于有性生殖的生物,其表观遗传现象只能发生在减数分裂形成配子的过程中B.部分碱基发生了甲基化的修饰,但因基因的碱基序列没有变化,所以这种甲基化修饰不能遗传给后代,只能对当代表型产生影响C.基因的转录受阻可能是该基因的起始密码子发生甲基化后无法与RNA聚合酶结合D.染色体发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达课时5 基因控制生物的性状、中心法则与表观遗传概念1自主建构1.结构 生物化学反应3.(1)DNA DNA DNA RNA RNA 蛋白质 (2)逆转录 RNA 单链DNA 4.遗传信息 染色体 基本功能单位辨正误(1)× 提示:有的基因是通过控制构成生物体特定组织或器官的结构蛋白,从而直接控制生物的性状。(2)√(3)× 提示:细胞生物中,基因的本质相同,都是一段具有遗传效应的DNA片段。合作探究1.(1)提示:转录;RNA聚合酶。(2)提示:核糖体;氨基酸;mRNA、rRNA和tRNA。(3)提示:说明基因可以通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,从而控制生物的性状。2.(1)提示:实线主要表示细胞生物(或DNA病毒)所进行的遗传信息传递和表达过程;虚线表示RNA病毒所进行的遗传信息传递和表达过程。(2)提示:过程①发生的场所有细胞核、线粒体、叶绿体;过程②的原料是4种核糖核苷酸。(3)③ ④典例应用例1 A [基因之间相对独立,基因①不表达,不影响基因②和基因③的表达。]例2 D [②过程为转录,起始密码子位于mRNA上,转录时RNA聚合酶与DNA上的启动子结合,A错误;人体正常细胞中一般不会发生逆转录过程⑤,B错误;②过程发生“A—U、T—A”碱基互补配对,C错误;③翻译过程,需tRNA、mRNA、rRNA的参与,且翻译过程中有氢键的形成和断裂,D正确。]概念2自主建构1.生活环境 生活习惯 基因序列 表型2.DNA序列 DNA 组蛋白 转录 缓慢辨正误(1)× 提示:不通过DNA序列改变而影响身体的性状有时能遗传给后代,这种变化称为表观遗传修饰。(2)√(3)× 提示:DNA甲基化通常会抑制基因转录,而组蛋白乙酰化通常会激活基因转录。合作探究(1)RNA聚合酶 表型(或性状或基因表达) (2)全部正常(或正常) 正常∶矮小=1∶1典例应用例3 B [由图可知,基因包括启动子、转录区域、终止子等部分,启动子和转录区域为基因中不同的区段,启动子和RNA聚合酶结合后,启动基因的转录,故基因启动子区域被甲基化后,会抑制该基因的转录,因此甲基化的启动子区不利于暴露转录模板链的碱基序列,B错误;启动子中含有RNA聚合酶识别的序列,基因启动子区域被甲基化后,会抑制该基因的转录,所以DNA甲基化干扰了RNA聚合酶对启动子的识别和结合,C正确;被甲基化的DNA片段中其遗传信息并未发生改变,只是影响了其表达,D正确。]例4 D [对于有性生殖的生物,其表观遗传现象不仅能发生在减数分裂形成配子的过程中,也可发生在有丝分裂过程中,A错误;部分碱基发生了甲基化的修饰,且基因的碱基序列没有变化,但这种甲基化修饰会遗传给后代并对后代表型产生影响,B错误;基因的转录受阻可能是该基因的启动子发生甲基化后无法与RNA聚合酶结合,进而使转录过程无法完成,即通过影响基因的表达引起了性状的改变,起始密码子位于mRNA上,C错误;构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达,进而使性状发生改变,D正确。](共33张PPT)第三章 遗传的分子基础课时5基因控制生物的性状、中心法则与表观遗传课时学习目标本课时的概念为“生物体存在基因碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”,该概念的建构需要以下基本概念或证据的支持。(1)基因控制生物的性状。(2)基因碱基序列不变,表型可能改变。(3)表观遗传现象是指父母的生活经历可以通过DNA序列以外的方式遗传给后代的现象。目录 CONTENTS1.基因控制生物的性状及遗传信息流从DNA→RNA→蛋白质2.生物体存在表观遗传现象自主建构合作探究合作探究课时概念图自主建构结构(阅读教材P76~78,完成填空)1.基因通过控制蛋白质的合成控制生物的性状生物化学反应2.基因与性状的关系提醒 生物的性状(或表型)是基因(或基因型)与环境共同作用的结果。3.中心法则(1)克里克提出的中心法则DNADNADNARNARNA蛋白质(2)中心法则的发展逆转录RNA单链DNA(3)中心法则的图解4.基因概述遗传信息染色体基本功能单位×[辨正误](1)基因都是通过控制酶的合成进而控制代谢,从而实现对性状的控制。( )提示:有的基因是通过控制构成生物体特定组织或器官的结构蛋白,从而直接控制生物的性状。(2)中心法则表示的是遗传信息的流动过程。( )(3)基因在不同生物的细胞中本质不同,可能是一段具有遗传效应的DNA片段,也可能是一段RNA片段。( )提示:细胞生物中,基因的本质相同,都是一段具有遗传效应的DNA片段。√×1.(生活、学习与实践情境)白化病患者体内缺乏黑色素,全身皮肤呈乳白或粉红色,毛发为白色或淡黄色,由于缺乏黑色素的保护,患者皮肤对光线高度敏感,日晒后易发生晒斑和各种光敏性皮炎,并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退,使得黑色素不能正常合成(如下图)。请分析回答下列问题:(1)图中①代表的生理过程是什么?在细胞内进行时主要需要哪种酶的参与?提示:转录;RNA聚合酶。(2)图中②发生在哪种细胞器上?原料是什么?需要哪些RNA的参与?提示:核糖体;氨基酸;mRNA、rRNA和tRNA。(3)白化病的发生说明了基因是如何控制生物性状的?提示:说明基因可以通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,从而控制生物的性状。2.(生命科学史情境)1957年,克里克提出了遗传信息流动的中心法则:后经不断补充和完善,其内容可表示为:(1)图中实线和虚线的差异是什么?提示:实线主要表示细胞生物(或DNA病毒)所进行的遗传信息传递和表达过程;虚线表示RNA病毒所进行的遗传信息传递和表达过程。(2)在真核生物细胞中,过程①发生的场所和过程②的原料分别是什么?提示:过程①发生的场所有细胞核、线粒体、叶绿体;过程②的原料是4种核糖核苷酸。(3)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是____ (填序号,下同);需要逆转录酶参与的过程是____。③④●基因表达出RNA对性状进行控制的2种途径(1)表达功能性RNA参与性状控制基因与生物性状不存在直接的联系,需要借助RNA实现对性状的控制与指导。某些基因表达的是功能性RNA,如tRNA、rRNA等,产生之后参与蛋白质的合成或调整基因表达等。(2)表达mRNA参与性状控制某些基因(如胰岛素基因、唾液淀粉酶基因等)转录产生的是mRNA,通过翻译合成蛋白质直接控制生物性状,或通过控制酶的合成来调控生物体内的生物化学反应,间接控制生物性状。不同生物遗传信息流动的过程(1)真核生物、原核生物和DNA病毒(如T2噬菌体)的遗传信息流动过程:(2)逆转录病毒(如HIV、劳氏肉瘤病毒)在宿主细胞内的遗传信息流动过程:(3)大部分RNA病毒(如烟草花叶病毒、流感病毒)在宿主细胞内的遗传信息流动过程:A例1 牵牛花的颜色主要是由花青素直接决定的,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( )A.若基因①不表达,则基因②和基因③也不能表达B.花的颜色由多对基因共同控制C.基因可以通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,从而控制生物的性状D.生物的性状受环境影响解析:基因之间相对独立,基因①不表达,不影响基因②和基因③的表达。D例2 (2023·慈溪高一期末)20世纪60年代,遗传信息的传递方向已基本清楚,克里克将其概括为“中心法则”。经后人的补充和完善后,中心法则可用下图表示。下列关于①~⑤过程的叙述,正确的是( )A.②过程中RNA聚合酶与DNA上起始密码子结合B.人体正常细胞内可发生⑤过程C.能发生“A—U、U—A”碱基互补配对方式的是②③④D.③过程有三种RNA参与,此过程有氢键的形成和断裂解析:②过程为转录,起始密码子位于mRNA上,转录时RNA聚合酶与DNA上的启动子结合,A错误;人体正常细胞中一般不会发生逆转录过程⑤,B错误;②过程发生“A—U、T—A”碱基互补配对,C错误;③翻译过程,需tRNA、mRNA、rRNA的参与,且翻译过程中有氢键的形成和断裂,D正确。A.②过程中RNA聚合酶与DNA上起始密码子结合B.人体正常细胞内可发生⑤过程C.能发生“A—U、U—A”碱基互补配对方式的是②③④D.③过程有三种RNA参与,此过程有氢键的形成和断裂“三看法”判断中心法则的各个过程生活环境(阅读教材P80~83,完成填空)1.基因序列不变,表型可能改变生活习惯基因序列表型2.改变了的表型有些可以遗传DNA序列DNA组蛋白转录缓慢×[辨正误](1)表观遗传发生是因为改变基因序列造成的遗传性状改变。( )提示:不通过DNA序列改变而影响身体的性状有时能遗传给后代,这种变化称为表观遗传修饰。(2)DNA的甲基化或者组蛋白乙酰化都能在一定程度上改变基因的表达水平。( )(3)DNA甲基化通常会促进基因转录,而组蛋白的乙酰化通常会抑制mRNA的翻译。( )提示:DNA甲基化通常会抑制基因转录,而组蛋白乙酰化通常会激活基因转录。√×(生活、学习与实践情境)表观遗传是指即使亲代传递给后代的DNA序列没有改变,亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变而引起的身体状况变化,也会通过某种途径遗传给下一代的现象。(1)DNA甲基化是指在基因的启动子中的胞嘧啶上添加甲基基团,是表观遗传中常见的现象之一。某些基因的启动子位点被甲基化后,使______________不能与之结合,抑制转录过程,从而导致生物的__________________________发生改变。去甲基化后,该基因恢复功能。(2)研究发现:小鼠胚胎中只要来自父方的A、a基因均不会甲基化(原来甲基化的基因去甲基化),来自母方的A、a基因均被甲基化。现有纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)交配,则F1的表型为____________________,F1雌雄个体随机交配,F2的表型及比例为____________________。RNA聚合酶表型(或性状或基因表达)全部正常(或正常)正常∶矮小=1∶11.两种重要的表观遗传修饰2.表观遗传学与传统遗传学的比较项目 表观遗传学 (传统)遗传学基因 序列 不改变DNA序列,属于非基因序列改变所致基因表达水平的变化 基于基因序列改变所致基因表达水平的变化遗传性 可以遗传 可以遗传B【典例应用】例3 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。下列相关叙述错误的是( )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.DNA甲基化干扰了RNA聚合酶对启动子的识别和结合D.被甲基化的DNA片段中其遗传信息并未发生改变解析:由图可知,基因包括启动子、转录区域、终止子等部分,启动子和转录区域为基因中不同的区段,启动子和RNA聚合酶结合后,启动基因的转录,故基因启动子区域被甲基化后,会抑制该基因的转录,因此甲基化的启动子区不利于暴露转录模板链的碱基序列,B错误;启动子中含有RNA聚合酶识别的序列,基因启动子区域被甲基化后,会抑制该基因的转录,所以DNA甲基化干扰了RNA聚合酶对启动子的识别和结合,C正确;被甲基化的DNA片段中其遗传信息并未发生改变,只是影响了其表达,D正确。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.DNA甲基化干扰了RNA聚合酶对启动子的识别和结合D.被甲基化的DNA片段中其遗传信息并未发生改变D例4 (2024·杭州周边四校联考)DNA甲基化是表观遗传修饰中常见的方式。某些基因部分碱基发生DNA甲基化后,该基因的转录会受到抑制,从而基因表达发生变化。下列叙述中正确的是( )A.对于有性生殖的生物,其表观遗传现象只能发生在减数分裂形成配子的过程中B.部分碱基发生了甲基化的修饰,但因基因的碱基序列没有变化,所以这种甲基化修饰不能遗传给后代,只能对当代表型产生影响C.基因的转录受阻可能是该基因的起始密码子发生甲基化后无法与RNA聚合酶结合D.染色体发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达解析:对于有性生殖的生物,其表观遗传现象不仅能发生在减数分裂形成配子的过程中,也可发生在有丝分裂过程中,A错误;部分碱基发生了甲基化的修饰,且基因的碱基序列没有变化,但这种甲基化修饰会遗传给后代并对后代表型产生影响,B错误;基因的转录受阻可能是该基因的启动子发生甲基化后无法与RNA聚合酶结合,进而使转录过程无法完成,即通过影响基因的表达引起了性状的改变,起始密码子位于mRNA上,C错误;构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达,进而使性状发生改变,D正确。课时精练13 基因控制生物性状、中心法则及表观遗传(时间:30分钟分值:50分)选择题:第1~13题,每小题2分,共26分。答案P189【对点强化】题型1 基因控制生物的性状1.基因控制生物的性状,是通过控制哪种物质的合成来完成的( )糖类 油脂蛋白质 核酸2.豌豆的某突变体中编码淀粉分支酶的基因(R)被插入的DNA序列打乱,导致淀粉分支酶不能合成,无法催化蔗糖合成淀粉,造成种子中积累较多的甜度较淀粉高、亲水能力较淀粉差的蔗糖,因而表现为甜和皱缩的新性状。上述实例说明( )一个基因也可以影响多个性状一个性状可以受多个基因的影响性状是基因和环境共同作用的结果基因和性状之间是一一对应的关系3.如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。下列相关叙述正确的是( )精氨酸的合成只受一对基因的控制基因可通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,进而控制生物的性状若基因②不表达,则基因③和④也不表达四个基因位于同一条染色体上题型2 中心法则4.1957年,克里克提出“中心法则”,随着研究的不断深入,科学家对中心法则作出了补充(如图),有关叙述错误的是( )中心法则描述了生物界遗传信息的传递过程碱基互补配对保证了遗传信息传递的准确性图中①~⑤过程都可以在被病毒侵染的细胞内发生中心法则揭示了生物界共用同一套遗传密码5.(2024·宁波九校高一联考)下列关于中心法则的叙述,错误的是( )中心法则总结了遗传信息流动的规律遗传信息的流动通常需要酶催化,能量驱动RNA聚合酶起始转录,移动到终止密码子时活动停止某些病毒会发生逆转录,如HIV6.在其他条件具备的情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应产物Y。下列叙述正确的是( )若X是DNA,Y是RNA,则Z是逆转录酶若X是DNA,Y是mRNA,则Z是脱氧核苷酸若X是RNA,Y是DNA,则Z是RNA复制酶若X是mRNA,Y是核糖体上合成的生物大分子,则Z是氨基酸题型3 表观遗传7.(2024·东城区高一期末)丙烯酰胺在高温烘焙的食物中广泛存在。检测丙烯酰胺饲喂的小鼠及其F2代(正常饮食)某基因的甲基化水平,发现均有一定程度下降,小鼠患病风险提高。下列说法错误的是( )此实验应以正常饮食的小鼠及其F2代为对照组此致病基因的甲基化程度与患病风险呈负相关实验组子代存在患病风险是由于碱基序列的改变本实验提示生活中应减少高温烘焙食物的食用量8.(2024·西城区高一期末)科学家将饱睡一宿后的志愿者,随机分为正常睡眠组和睡眠干预组(在有灯光的房间内一夜不睡觉),检测发现睡眠干预组一些基因甲基化水平改变:与脂肪合成、蛋白质分解相关基因表达活跃,而产能基因表达降低。下列叙述错误的是( )有灯光照射的房间模拟了白天的生活场景甲基化不改变基因序列但生物表型可发生改变基因甲基化造成的表型效应不能遗传给后代该研究为熬夜会导致肥胖提供了证据支持(2023·湖州高一期末)阅读下列材料,回答第9~10题。研究发现,基因序列没有发生改变的情况下,基因表达也会发生可遗传的改变,最终导致基因型的变化,如小鼠在闻到以前给予它们父辈电击而产生恐惧的气味时,会表现出恐惧。9.上述材料中叙述的遗传现象称为( )表观遗传 孟德尔遗传单基因遗传 多基因遗传10.DNA分子中碱基上连接一个甲基基团“—CH3”,称为DNA甲基化,基因甲基化可以导致其不能转录。下列叙述正确的是( )基因型相同的生物表型一定相同DNA的甲基化改变了DNA的碱基序列DNA甲基化可使同卵双胞胎表现出不同的性状基因甲基化一定不利于生物种群的生存11.(2024·浙江名校协作体高一联考)研究发现,当亲代小鼠被连续喂以高脂食物而患肥胖症时,其所生子代患肥胖症的风险明显增大,目前科学界普遍认为这是一种表观遗传现象。下列叙述错误的是( )亲代小鼠的生活习惯可能影响子代小鼠的性状高脂饮食导致DNA的碱基排列顺序发生改变该现象可能与染色体组蛋白的乙酰化有关表观遗传现象通常不符合孟德尔遗传定律12.染色质由DNA、组蛋白等组成。组蛋白乙酰化引起染色质结构松散,有关基因表达;组蛋白去乙酰化,有关基因表达受到抑制(如图)。相关叙述错误的是( )组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中一个DNA分子可控制合成多种RNA过程c需要解旋酶先催化DNA双链解旋过程d还需要核糖体、tRNA、氨基酸、ATP等参与【综合提升】13.蜂王和工蜂由受精卵发育而来,它们发育的机理如图所示,下列相关叙述错误的是( )生物的性状表现是由基因与环境共同作用的结果DNA甲基化水平是幼虫发育成工蜂的关键Dnmt3(酶)促进幼虫发育成蜂王食物通过影响基因的表达而引起表型的改变14.(12分)尿黑酸在人体内积累会使人体内的尿液中含有尿黑酸,这种尿液暴露在空气中会变成黑色,这种症状称为尿黑症。下图表示与尿黑症相关的一些代谢过程。(1)(3分)过程①需要的原料是________,这些原料在________酶的催化作用下合成RNA分子。与DNA复制过程相比,过程①特有的碱基配对方式为________________。(2)(3分)过程②表示________,发生的场所是______________,参与该过程的RNA有________________________________。(3)(3分)若酶b有m个氨基酸,在不考虑终止密码子的情况下,则控制酶b合成的基因至少含有________个碱基。酶b中有一段氨基酸序列为“—丙氨酸—亮氨酸—”,携带丙氨酸和亮氨酸的tRNA上的反密码子分别为CGU、GAU,则控制酶b合成的基因中编码链上相应的碱基序列为____________________________。(4)(2分)据图分析,缺乏酶________(填字母)导致人患尿黑症。由此体现了基因控制性状的途径是基因通过控制________来控制____________________________________,从而控制生物的性状。(5)(1分)生物的性状除了受基因控制,还受环境因素影响。基因序列不变,由于环境变化引起的性状改变,有些可以遗传给后代的现象称为________。15.(12分)(2024·衢温5+1联盟高一联考)糖尿病是因为胰岛素合成或作用受阻导致的血糖浓度升高,患者伴有“三多一少”的病症。研究发现不良生活习惯如多食、缺乏锻炼、长期熬夜等会导致胰岛β细胞中过量表达多种miRNA,从而影响胰岛素的合成与分泌,进而引发糖尿病。基因控制合成蛋白质及miRNA对基因表达的调控机制如下图所示。请回答下列问题:(1)(2分)图中过程①需要________酶参与,胰岛素基因转录形成的初始mRNA需经过加工成为成熟的mRNA后通过________进入细胞质发挥作用。(2)(2分)图中核糖体在mRNA上的移动方向是________(填“从左向右”或“从右向左”),当核糖体到达________时多肽合成结束,除mRNA外参与此过程的RNA分子还有________。(3)(4分)该mRNA上结合了3个核糖体,这3个核糖体上最终合成的三条肽链是否相同?______(填“是”或“否”),请说明理由____________________________________________________________________________________________。(4)(2分)某人欲从肝脏细胞中提取mRNA,通过逆转录获取人的胰岛素基因,这种操作是否可行,请说明理由__________________________________________________________________________________________________________。(5)(2分)据图推测,miRNA可能是通过抑制__________过程来调控胰岛素基因表达的。这种影响虽然没有改变基因序列,却可遗传给子代,生物学家将这种遗传现象称为________现象。课时精练13 基因控制生物性状、中心法则及表观遗传1.C2.A [该基因被插入的DNA序列打乱后,导致淀粉分支酶不能合成,无法催化蔗糖合成淀粉,影响了许多生化反应,而且造成甜度增大,又有皱缩性状,由此表明一个基因可以影响多个性状。]3.B [精氨酸的合成受①②③④多对基因的控制,A错误;基因之间相对独立,基因②不表达不影响基因③④的表达,C错误;由题图信息无法确定四个基因是否位于同一条染色体上,D错误。]4.D [中心法则中的每一步骤均遵循碱基互补配对原则,保证了遗传信息传递的准确性,B正确;图中①表示转录,②表示逆转录,③表示DNA复制,④表示RNA复制,⑤表示翻译,以上过程均可发生在被病毒侵染的细胞中,C正确;中心法则没有揭示生物界共用同一套遗传密码,D错误。]5.C [RNA聚合酶结合启动子开始转录,移动到终止子时结束转录,C错误。]6.D [以DNA为模板合成RNA,属于转录过程,需要RNA聚合酶的催化,需要消耗核糖核苷酸,A、B错误;以RNA为模板,合成DNA,属于逆转录过程,需要逆转录酶催化,需要消耗脱氧核苷酸,C错误;以mRNA为模板合成蛋白质,属于翻译过程,需要消耗氨基酸,D正确。]7.C [实验组子代存在患病风险是因为某基因的甲基化程度下降,这属于表观遗传现象,其DNA碱基序列不变,C错误。]8.C [基因甲基化属于表观遗传修饰,基因的碱基序列没有变化,但这种甲基化修饰会遗传给后代并对后代表型产生影响,C错误。]9.A10.C [基因型相同的生物表型可能不同,生物的性状还受环境的影响,A错误;DNA的甲基化不改变DNA的碱基序列,但生物表型会发生改变,B错误;基因甲基化不一定不利于生物种群的生存,比如柳穿鱼花的甲基化,不影响其生存,D错误。]11.B [表观遗传不改变DNA的碱基排列顺序,B错误。]12.C [组蛋白乙酰化使染色质结构松散,有关基因表达,而细胞分化是基因选择性表达的结果,A正确;一个DNA分子上有多个基因,一个DNA分子可以控制合成多种RNA,B正确;c为转录,转录过程需要RNA聚合酶,RNA聚合酶有催化DNA双链解旋的功能,故不需要解旋酶,C错误;过程d为翻译,翻译时游离在细胞质基质中的各种氨基酸由tRNA转运,以mRNA为模板在核糖体上合成具有特定氨基酸序列的蛋白质,此过程需要ATP提供能量,D正确。]13.C [Dnmt3(酶)促进幼虫发育成工蜂,C错误。]14.(1)核糖核苷酸 RNA聚合 A与U配对 (2)翻译 核糖体 mRNA、tRNA、rRNA (3)6m GCACTA (4)b 酶的合成 生物体内的生物化学反应 (5)表观遗传解析 (1)过程①是转录,需要的原料是核糖核苷酸,这些原料在RNA聚合酶的催化作用下合成RNA分子。DNA复制过程特有的碱基配对方式为A与T配对,转录过程特有的碱基配对方式为A与U配对。(2)过程②表示翻译,发生的场所是核糖体,参与该过程的RNA有mRNA、tRNA、rRNA。(3)若酶b有m个氨基酸,在不考虑终止密码子的情况下,则控制酶b合成的基因至少含有6m个碱基。酶b中有一段氨基酸序列为“—丙氨酸—亮氨酸—”,携带丙氨酸和亮氨酸的tRNA上的反密码子分别为CGU、GAU,则控制酶b合成的基因中编码链上相应的碱基序列为GCACTA。(4)据图分析,缺乏酶b导致人患尿黑症,由此体现了基因控制性状的途径是基因通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,从而控制生物的性状。(5)生物的性状除了受基因控制,还受环境因素影响。基因序列不变,由于环境变化引起的性状改变,有些可以遗传给后代的现象称为表观遗传。15.(1)RNA聚合 核孔 (2)从左向右 终止密码子 tRNA、rRNA (3)是 三个核糖体翻译所用的mRNA模板相同 (4)不可行,胰岛素基因不在肝脏细胞中表达,不存在胰岛素基因的mRNA (5)翻译 表观遗传解析 (1)据图可知,过程①表示以DNA的一条链为模板合成mRNA,表示转录过程,转录过程需要RNA聚合酶的参与;胰岛素基因存在于细胞核中,以胰岛素基因的一条链为模板可转录形成mRNA,mRNA是大分子物质,因此成熟的mRNA通过细胞核的核孔进入细胞质发挥作用。(2)根据不同核糖体形成的肽链的长度可知,最右侧的肽链最长,因此核糖体在mRNA上移动的方向是从左向右;当核糖体到达mRNA的终止密码子时,翻译过程停止,多肽合成就结束了;翻译过程中的RNA分别为mRNA(作为翻译的模板)、tRNA(运载氨基酸)、rRNA(组成核糖体的重要成分),因此除mRNA外参与此过程的RNA分子还有tRNA、rRNA。(3)该mRNA上结合了3个核糖体,这3个核糖体翻译所用的mRNA模板相同,因此3个核糖体上最终合成的三条肽链结构是相同的。(5)据图可知,mRNA是翻译的模板,miRNA能与mRNA结合,进而抑制翻译过程来调控胰岛素基因表达。这种影响虽然没有改变基因序列,却可遗传给子代,生物学家将这种遗传现象称为表观遗传现象。(共31张PPT)课时精练13 基因控制生物性状、中心法则及表观遗传(时间:30分钟 分值:50分)C题型1 基因控制生物的性状1.基因控制生物的性状,是通过控制哪种物质的合成来完成的( )A.糖类 B.油脂C.蛋白质 D.核酸对点强化01类题020304050607类题0809101112131415●下列实例中,能够说明基因能通过酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,进而控制生物性状的是( )A.镰刀形细胞贫血症 B.果蝇的无眼C.人的尿黑症 D.支原体肺炎C对点强化01类题020304050607类题08091011121314152.豌豆的某突变体中编码淀粉分支酶的基因(R)被插入的DNA序列打乱,导致淀粉分支酶不能合成,无法催化蔗糖合成淀粉,造成种子中积累较多的甜度较淀粉高、亲水能力较淀粉差的蔗糖,因而表现为甜和皱缩的新性状。上述实例说明( )A.一个基因也可以影响多个性状 B.一个性状可以受多个基因的影响C.性状是基因和环境共同作用的结果 D.基因和性状之间是一一对应的关系A解析:该基因被插入的DNA序列打乱后,导致淀粉分支酶不能合成,无法催化蔗糖合成淀粉,影响了许多生化反应,而且造成甜度增大,又有皱缩性状,由此表明一个基因可以影响多个性状。对点强化01类题020304050607类题08091011121314153.如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。B下列相关叙述正确的是( )A.精氨酸的合成只受一对基因的控制B.基因可通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,进而控制生物的性状C.若基因②不表达,则基因③和④也不表达D.四个基因位于同一条染色体上对点强化01类题020304050607类题0809101112131415解析:精氨酸的合成受①②③④多对基因的控制,A错误;基因之间相对独立,基因②不表达不影响基因③④的表达,C错误;由题图信息无法确定四个基因是否位于同一条染色体上,D错误。A.精氨酸的合成只受一对基因的控制B.基因可通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,进而控制生物的性状C.若基因②不表达,则基因③和④也不表达D.四个基因位于同一条染色体上对点强化01类题020304050607类题0809101112131415题型2 中心法则4.1957年,克里克提出“中心法则”,随着研究的不断深入,科学家对中心法则作出了补充(如图),有关叙述错误的是( )DA.中心法则描述了生物界遗传信息的传递过程B.碱基互补配对保证了遗传信息传递的准确性C.图中①~⑤过程都可以在被病毒侵染的细胞内发生D.中心法则揭示了生物界共用同一套遗传密码对点强化01类题020304050607类题0809101112131415解析:中心法则中的每一步骤均遵循碱基互补配对原则,保证了遗传信息传递的准确性,B正确;图中①表示转录,②表示逆转录,③表示DNA复制,④表示RNA复制,⑤表示翻译,以上过程均可发生在被病毒侵染的细胞中,C正确;中心法则没有揭示生物界共用同一套遗传密码,D错误。A.中心法则描述了生物界遗传信息的传递过程B.碱基互补配对保证了遗传信息传递的准确性C.图中①~⑤过程都可以在被病毒侵染的细胞内发生D.中心法则揭示了生物界共用同一套遗传密码对点强化01类题020304050607类题08091011121314155.(2024·宁波九校高一联考)下列关于中心法则的叙述,错误的是( )A.中心法则总结了遗传信息流动的规律B.遗传信息的流动通常需要酶催化,能量驱动C.RNA聚合酶起始转录,移动到终止密码子时活动停止D.某些病毒会发生逆转录,如HIV解析:RNA聚合酶结合启动子开始转录,移动到终止子时结束转录,C错误。C对点强化01类题020304050607类题08091011121314156.在其他条件具备的情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应产物Y。下列叙述正确的是( )A.若X是DNA,Y是RNA,则Z是逆转录酶B.若X是DNA,Y是mRNA,则Z是脱氧核苷酸C.若X是RNA,Y是DNA,则Z是RNA复制酶D.若X是mRNA,Y是核糖体上合成的生物大分子,则Z是氨基酸D对点强化01类题020304050607类题0809101112131415解析:以DNA为模板合成RNA,属于转录过程,需要RNA聚合酶的催化,需要消耗核糖核苷酸,A、B错误;以RNA为模板,合成DNA,属于逆转录过程,需要逆转录酶催化,需要消耗脱氧核苷酸,C错误;以mRNA为模板合成蛋白质,属于翻译过程,需要消耗氨基酸,D正确。对点强化01类题020304050607类题0809101112131415题型3 表观遗传7.(2024·东城区高一期末)丙烯酰胺在高温烘焙的食物中广泛存在。检测丙烯酰胺饲喂的小鼠及其F2代(正常饮食)某基因的甲基化水平,发现均有一定程度下降,小鼠患病风险提高。下列说法错误的是( )A.此实验应以正常饮食的小鼠及其F2代为对照组B.此致病基因的甲基化程度与患病风险呈负相关C.实验组子代存在患病风险是由于碱基序列的改变D.本实验提示生活中应减少高温烘焙食物的食用量解析:实验组子代存在患病风险是因为某基因的甲基化程度下降,这属于表观遗传现象,其DNA碱基序列不变,C错误。C对点强化01类题020304050607类题0809101112131415●(2024·东城区高一期末)柳穿鱼的花有两侧对称和辐射对称两种类型。两种柳穿鱼杂交,子一代均为两侧对称。子一代自交,得到两侧对称植株34株,辐射对称植株5株。进一步研究发现,两种柳穿鱼的Lcyc基因序列相同,但表达情况不同,两侧对称花植株Lcyc基因表达而辐射对称花植株不表达,二者的甲基化情况如下图。C下列叙述正确的是( )A.控制两侧对称与辐射对称的基因所含遗传信息不同B.F2性状分离比说明花型遗传遵循基因的分离定律C.控制辐射对称的Lcyc基因的甲基化程度相对较高D.推测甲基化程度与Lcyc基因的表达程度呈正相关对点强化01类题020304050607类题08091011121314158.(2024·西城区高一期末)科学家将饱睡一宿后的志愿者,随机分为正常睡眠组和睡眠干预组(在有灯光的房间内一夜不睡觉),检测发现睡眠干预组一些基因甲基化水平改变:与脂肪合成、蛋白质分解相关基因表达活跃,而产能基因表达降低。下列叙述错误的是( )A.有灯光照射的房间模拟了白天的生活场景B.甲基化不改变基因序列但生物表型可发生改变C.基因甲基化造成的表型效应不能遗传给后代D.该研究为熬夜会导致肥胖提供了证据支持解析:基因甲基化属于表观遗传修饰,基因的碱基序列没有变化,但这种甲基化修饰会遗传给后代并对后代表型产生影响,C错误。C对点强化01类题020304050607类题0809101112131415(2023·湖州高一期末)阅读下列材料,回答第9~10题。研究发现,基因序列没有发生改变的情况下,基因表达也会发生可遗传的改变,最终导致基因型的变化,如小鼠在闻到以前给予它们父辈电击而产生恐惧的气味时,会表现出恐惧。9.上述材料中叙述的遗传现象称为( )A.表观遗传 B.孟德尔遗传C.单基因遗传 D.多基因遗传A对点强化01类题020304050607类题080910111213141510.DNA分子中碱基上连接一个甲基基团“—CH3”,称为DNA甲基化,基因甲基化可以导致其不能转录。下列叙述正确的是( )A.基因型相同的生物表型一定相同B.DNA的甲基化改变了DNA的碱基序列C.DNA甲基化可使同卵双胞胎表现出不同的性状D.基因甲基化一定不利于生物种群的生存C解析:基因型相同的生物表型可能不同,生物的性状还受环境的影响,A错误;DNA的甲基化不改变DNA的碱基序列,但生物表型会发生改变,B错误;基因甲基化不一定不利于生物种群的生存,比如柳穿鱼花的甲基化,不影响其生存,D错误。对点强化01类题020304050607类题080910111213141511.(2024·浙江名校协作体高一联考)研究发现,当亲代小鼠被连续喂以高脂食物而患肥胖症时,其所生子代患肥胖症的风险明显增大,目前科学界普遍认为这是一种表观遗传现象。下列叙述错误的是( )A.亲代小鼠的生活习惯可能影响子代小鼠的性状B.高脂饮食导致DNA的碱基排列顺序发生改变C.该现象可能与染色体组蛋白的乙酰化有关D.表观遗传现象通常不符合孟德尔遗传定律解析:表观遗传不改变DNA的碱基排列顺序,B错误。B对点强化01类题020304050607类题080910111213141512.染色质由DNA、组蛋白等组成。组蛋白乙酰化引起染色质结构松散,有关基因表达;组蛋白去乙酰化,有关基因表达受到抑制(如图)。相关叙述错误的是( )CA.组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中B.一个DNA分子可控制合成多种RNAC.过程c需要解旋酶先催化DNA双链解旋D.过程d还需要核糖体、tRNA、氨基酸、ATP等参与对点强化01类题020304050607类题0809101112131415解析:组蛋白乙酰化使染色质结构松散,有关基因表达,而细胞分化是基因选择性表达的结果,A正确;一个DNA分子上有多个基因,一个DNA分子可以控制合成多种RNA,B正确;c为转录,转录过程需要RNA聚合酶,RNA聚合酶有催化DNA双链解旋的功能,故不需要解旋酶,C错误;过程d为翻译,翻译时游离在细胞质基质中的各种氨基酸由tRNA转运,以mRNA为模板在核糖体上合成具有特定氨基酸序列的蛋白质,此过程需要ATP提供能量,D正确。A.组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中B.一个DNA分子可控制合成多种RNAC.过程c需要解旋酶先催化DNA双链解旋D.过程d还需要核糖体、tRNA、氨基酸、ATP等参与对点强化01类题020304050607类题080910111213141513.蜂王和工蜂由受精卵发育而来,它们发育的机理如图所示,下列相关叙述错误的是( )C综合提升01类题020304050607类题0809101112131415A.生物的性状表现是由基因与环境共同作用的结果B.DNA甲基化水平是幼虫发育成工蜂的关键C.Dnmt3(酶)促进幼虫发育成蜂王D.食物通过影响基因的表达而引起表型的改变解析:Dnmt3(酶)促进幼虫发育成工蜂,C错误。14.尿黑酸在人体内积累会使人体内的尿液中含有尿黑酸,这种尿液暴露在空气中会变成黑色,这种症状称为尿黑症。下图表示与尿黑症相关的一些代谢过程。(1)过程①需要的原料是 ,这些原料在 酶的催化作用下合成RNA分子。与DNA复制过程相比,过程①特有的碱基配对方式为 。核糖核苷酸RNA聚合A与U配对综合提升01类题020304050607类题0809101112131415(2)过程②表示 ,发生的场所是 ,参与该过程的RNA有 。(3)若酶b有m个氨基酸,在不考虑终止密码子的情况下,则控制酶b合成的基因至少含有 个碱基。酶b中有一段氨基酸序列为“—丙氨酸—亮氨酸—”,携带丙氨酸和亮氨酸的tRNA上的反密码子分别为CGU、GAU,则控制酶b合成的基因中编码链上相应的碱基序列为____________。翻译核糖体mRNA、tRNA、rRNA6mGCACTA综合提升01类题020304050607类题0809101112131415(4)据图分析,缺乏酶 (填字母)导致人患尿黑症。由此体现了基因控制性状的途径是基因通过控制 来控制 ,从而控制生物的性状。b酶的合成生物体内的生物化学反应表观遗传(5)生物的性状除了受基因控制,还受环境因素影响。基因序列不变,由于环境变化引起的性状改变,有些可以遗传给后代的现象称为 。综合提升01类题020304050607类题0809101112131415解析:(1)过程①是转录,需要的原料是核糖核苷酸,这些原料在RNA聚合酶的催化作用下合成RNA分子。DNA复制过程特有的碱基配对方式为A与T配对,转录过程特有的碱基配对方式为A与U配对。(2)过程②表示翻译,发生的场所是核糖体,参与该过程的RNA有mRNA、tRNA、rRNA。(3)若酶b有m个氨基酸,在不考虑终止密码子的情况下,则控制酶b合成的基因至少含有6m个碱基。酶b中有一段氨基酸序列为“—丙氨酸—亮氨酸—”,携带丙氨酸和亮氨酸的tRNA上的反密码子分别为CGU、GAU,则控制酶b合成的基因中编码链上相应的碱基序列为GCACTA。综合提升01类题020304050607类题0809101112131415(4)据图分析,缺乏酶b导致人患尿黑症,由此体现了基因控制性状的途径是基因通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应,从而控制生物的性状。(5)生物的性状除了受基因控制,还受环境因素影响。基因序列不变,由于环境变化引起的性状改变,有些可以遗传给后代的现象称为表观遗传。综合提升01类题020304050607类题080910111213141515.(2024·衢温5+1联盟高一联考)糖尿病是因为胰岛素合成或作用受阻导致的血糖浓度升高,患者伴有“三多一少”的病症。研究发现不良生活习惯如多食、缺乏锻炼、长期熬夜等会导致胰岛β细胞中过量表达多种miRNA,从而影响胰岛素的合成与分泌,进而引发糖尿病。基因控制合成蛋白质及miRNA对基因表达的调控机制如下图所示。请回答下列问题:综合提升01类题020304050607类题0809101112131415(1)图中过程①需要 酶参与,胰岛素基因转录形成的初始mRNA需经过加工成为成熟的mRNA后通过 进入细胞质发挥作用。(2)图中核糖体在mRNA上的移动方向是 (填“从左向右”或“从右向左”),当核糖体到达 时多肽合成结束,除mRNA外参与此过程的RNA分子还有 。(3)该mRNA上结合了3个核糖体,这3个核糖体上最终合成的三条肽链是否相同?______(填“是”或“否”),请说明理由_________________________________________。RNA聚合核孔从左向右终止密码子tRNA、rRNA是三个核糖体翻译所用的mRNA模板相同综合提升01类题020304050607类题0809101112131415(4)某人欲从肝脏细胞中提取mRNA,通过逆转录获取人的胰岛素基因,这种操作是否可行,请说明理由_________________________________________________________________________。(5)据图推测,miRNA可能是通过抑制 过程来调控胰岛素基因表达的。这种影响虽然没有改变基因序列,却可遗传给子代,生物学家将这种遗传现象称为 现象。不可行,胰岛素基因不在肝脏细胞中表达,不存在胰岛素基因的mRNA翻译表观遗传综合提升01类题020304050607类题0809101112131415解析:(1)据图可知,过程①表示以DNA的一条链为模板合成mRNA,表示转录过程,转录过程需要RNA聚合酶的参与;胰岛素基因存在于细胞核中,以胰岛素基因的一条链为模板可转录形成mRNA,mRNA是大分子物质,因此成熟的mRNA通过细胞核的核孔进入细胞质发挥作用。(2)根据不同核糖体形成的肽链的长度可知,最右侧的肽链最长,因此核糖体在mRNA上移动的方向是从左向右;当核糖体到达mRNA的终止密码子时,翻译过程停止,多肽合成就结束了;翻译过程中的RNA分别为mRNA(作为翻译的模板)、tRNA(运载氨基酸)、rRNA(组成核糖体的重要成分),因此除mRNA外参与此过程的RNA分子还有tRNA、rRNA。综合提升01类题020304050607类题0809101112131415(3)该mRNA上结合了3个核糖体,这3个核糖体翻译所用的mRNA模板相同,因此3个核糖体上最终合成的三条肽链结构是相同的。(5)据图可知,mRNA是翻译的模板,miRNA能与mRNA结合,进而抑制翻译过程来调控胰岛素基因表达。这种影响虽然没有改变基因序列,却可遗传给子代,生物学家将这种遗传现象称为表观遗传现象。综合提升01类题020304050607类题0809101112131415 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