资源简介

第四章 基因的表达——高一生物学人教版（2019）期末复习知识大盘点
第一部分：学习目标整合
结合DNA双螺旋结构模型，运用结构与功能观阐明DNA分子的转录和翻译等过程。
运用归纳与概括、演绎与推理等方法比较DNA复制、转录与翻译的异同，明确基因指导蛋白质的合成过程及相关数量关系。
通过对密码子发现过程的学习，初步确立科学发现从假说到成立的探究过程。
从分子水平理解细胞分化的实质。
运用归纳与概括的方法阐明基因对性状的控制过程，培养学生的归纳概括能力。
第二部分：重难知识易混易错
（一）基因的表达
1.RNA的结构
（1）基本单位：RNA分子是由核糖核苷酸组成的单链结构。
与组成DNA的脱氧核苷酸相比，组成核糖核苷酸的4种含氮碱基中没有胸腺嘧啶（T），取而代之的是尿嘧啶（U）。尿嘧啶可专一地与腺嘌呤（A）形成碱基对。
（2）结构特点：RNA一般是单链结构，比DNA短，易通过核孔进出细胞核。单链不稳定，完成使命的RNA 易迅速降解，保证生命活动的有序进行。
（3）类型：
种类 mRNA tRNA rRNA
特点 带有从DNA上转录下来的遗传信息 一段能与氨基酸结合，另一端有反密码子能与mRNA上的遗传密码子配对 核糖体的组成成分
功能 翻译时做模板 翻译是识别密码子和转运氨基酸 参与构成合成蛋白质的场所
结构 单链 单链，有部分碱基配对，形成三叶草型结构 单链
共同点 都经过转录产生，基本单位相同，都与翻译的过程有关
2.DNA与RNA的比较
DNA RNA
结构 通常呈规则的双螺旋结构 通常呈单链结构
分类 通常为一类 mRNA、tRNA、RNA三类
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
碱基 嘌呤 腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G） 腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
嘧啶 胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T） 胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）
五碳糖 脱氧核糖 核糖
存在部位 主要存在于细胞核中，线粒体和叶绿体中也存在 主要存在于细胞质中
功能 主要的遗传物质，储存和传递遗传信息 是某些RNA病毒的遗传物质； mRNA指导蛋白质的合成；tRNA识别并转运氨基酸；rRNA是核糖体的组成成分；少数RNA有催化作用
联系 RNA可由DNA的一条链为模板转录产生
3.DNA复制、转录、翻译的区别与联系
DNA复制 转录 翻译
时间 主要发生在有丝分裂前的间期和减数分裂I前的间期 生长发育的整个过程中
场所 主要在细胞核中，少部分在线粒体和叶绿体中 主要在细胞核中，少部分在线粒体和叶绿体中 细胞质中的核糖体上
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
碱基配对 A-T、T-A、G-C、C-G A-U、T-A、C-G、G-C A-U、U-A、C-G、G-C
能量 ATP
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 多种酶
模板去向 分别进入两个子代DNA中 模板链与非模板链重新组成双螺旋结构 分解成单个核糖核苷酸
特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链
4.遗传信息的表达
（1）转录的概念：以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程
（2）转录的过程：解旋 → 配对 → 连接 → 释放
（3）转录的场所：主要是细胞核，在线粒体、叶绿体中也能发生转录
（4）转录的产物：mRNA、tRNA、rRNA
（5）翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
（6）翻译的过程：起始 → 运输 → 延伸 → 停止 → 脱离
（7）翻译的场所：细胞质中的核糖体
（8）翻译的产物：具有一定顺序的氨基酸的蛋白质
（9）遗传信息的转录和翻译的过程的比较
比较项目 转录 翻译
场所 主要在细胞核中 细胞质中的核糖体
原料 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
模板 DNA的一条链 mRNA
条件 RNA聚合酶、ATP 酶、ATP、tRNA
信息传递 DNA→RNA mRNA→ 蛋白质
产物 一个单链RNA 多肽
特点 边解旋边转录 一条mRNA链上可相继结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链
（10）遗传信息与密码子、反密码子的比较
遗传信息 密码子 反密码子
存在位置 DNA mRNA tRNA
种类 4n种（n代表碱基对数） 64种 61种
含义 脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序 mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 与密码子互补配对的三个碱基
生理作用 直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序 直接决定氨基酸的排列顺序 识别密码子
联系
（11）遗传密码的主要特点：
①简并性：一共有64个密码子，一种氨基酸可能有2种或2种以上的密码子；但一种密码子只能编码一种氨基酸
②起始密码子与终止密码子：AUG、GUG是起始密码子，能编码甲硫氨酸和缬氨酸；UAG、UAA、UGA是终止密码子，不能编码氨基酸
③通用性：生物界通用一套遗传密码
例题1 下列关于遗传密码与tRNA的叙述，错误的是（ ）
A.tRNA分子中任意三个相邻的碱基均可组成反密码子
B.tRNA的5'端是磷酸基团，3'端是结合氨基酸的部位
C.核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点
D.密码子的简并性可以减少因DNA碱基对替换而带来的性状改变
【解析】A、tRNA分子中只有特定位置的三个相邻的碱基组成反密码子，A错误；B、tRNA的5 端是磷酸基团，3 端是结合氨基酸的部位，B正确；C、核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点，C正确；D、一种氨基酸可以对应多个遗传密码的对象称为密码子的简并性，密码子的简并性可以减少因为DNA碱基对替换而带来的性状改变，D正确；故选A。
例题2 某生物细胞内发生的某些生理过程如下图I、II所示，X表示某种酶。下列叙述正确的是( )
A.核糖体合成的肽链经内质网、高尔基体加工后才有生物活性
B.此过程可以发生在真核细胞内，但I和II不可以同时进行
C.基因中起始密码子序列发生改变，可能导致X无法识别
D.图中核糖体移动的方向是从右到左，多个核糖体合成不同的肽链
【答案】D
【解析】A、从图中可以看出，表示转录，Ⅰ表示翻译，边转录边翻译推测该生物为原核生物或者真核细胞的线粒体或叶绿体结构，若为原核生物，无内质网高尔基体，A错误；
B.此过程可以发生在真核细胞内，在线粒体和叶绿体内Ⅰ和Ⅱ可以同时进行，B错误；
C.密码子在mRNA上，没有在基因上，C错误；
D.真核细胞细胞核里进行转录时，一次转录只产生一个基因的mRNA，而原核细胞，一次转录得到的mRNA分子上含有几个基因的转录片段，因此在翻译时，一条mRNA上同时结合多个核糖体，每个核糖体会识别相应基因的mRNA上的起始密码子和终止密码子，多个核糖体合成不同的肽链，核糖体移动的方向是沿着每个基因的mRNA片段的5'端向3'，端移动，核糖体移动的方向是从右向左，D正确。
（二）基因表达与性状的关系
中心法则
各类生物遗传信息的传递过程
考查与“中心法则”有关的问题
看模板
①若模板是DNA，则生理过程可能是DNA复制（下图中过程3、10）或转录（过程1、8、11）
②若模板是RNA，则生理过程可能是翻译（过程2、5、9）、RNA复制（过程4、6）或逆转录（过程7）
看原料
①若原料为脱氧核苷酸，则产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录
②若原料为核糖核苷酸，则产物一定是RNA，生理过程可能是转录或RNA
③若原料为氨基酸，则产物一定是多肽，生理过程是翻译
看产物
①若产物为DNA，则生理过程可能是DNA复制或逆转录
②若产物为RNA，则生理过程可能是RNA或转录
③若产物是蛋白质（或多肽），则生理过程是翻译
基因表达产物与性状的关系
1.基因控制生物性状的两种途径
（1）间接控制：基因控制酶的合成控制代谢过程进而间接控制生物性状。
（2）直接控制：基因通过控制蛋白质结构控制生物性状。
2.基因与性状的对应关系
（1）基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状。
（2）生物体的性状不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。
3.基因的选择性表达与细胞分化
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。
4.表观遗传
内容：
基因选择性转录表达的调控，如DNA甲基化（基因某特殊区域被甲基化后不能启动正常转录）。
基因转录后的调控，如基因组中非编码RNA可对基因表达水平进行干扰，如RNA干扰可使转录后的mRNA降解，从而使目的基因无法表达。
蛋白质翻译后的修饰，如组蛋白修饰（组蛋白是构成染色质的小分子蛋白质，组蛋白修饰是指组蛋白的某些氨基酸被加上或去掉一些化学基团，包括添加或去掉甲基、乙酰基等）和染色质构象变化等。
特点：
DNA序列不变；
可逆性的基因表达调节；
可遗传，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间遗传。
（3）表观遗传调控的遗传机制不涉及DNA序列的改变，只涉及基因表达的活性。通过改变基因表达活性即可达到和改变基因序列类似的结果。表观遗传效应在疾病诊断、治疗和药物开发等方面都具有较广阔的应用前景。
例题3 克里克根据遗传信息的传递规律，于1957年提出了中心法则，随着研究的不断深入，科学家们对中心法则作出了补充，例如新冠病毒和肺炎链球菌均可引发肺炎，但二者遗传信息流动的方向不同。新冠病毒是一种单链十RNA病毒，该+RNA既能作为RNA翻译出蛋白质，又能作为模板合成—RNA，再以—RNA为模板合+RNA。如图为中心法则的完整示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.肺炎链球菌细胞中能发生①②⑤过程
B.①、③过程所需要的原料相同
C.④、⑤过程的碱基配对方式相同
D.新冠病毒在宿主细胞内能进行①②③④⑤过程
【答案】D
【解析】A、①DNA复制，②转录，⑤翻译，肺炎链球菌为原核生物，遗传物质为DNA，能进行DNA的复制、转录和翻译，A正确；B、①DNA复制、③逆转录过程需要的原料都是脱氧核糖核苷酸，B正确；C、④RNA复制、⑤翻译过程都是RNA和RNA之间进行碱基互补配对，配对方式相同，C正确；D、由题意可知，新冠病毒在宿主细胞内形成子代的过程不涉及逆转录、DNA的复制和转录，D错误。故选D。
例题4 表观遗传普遍存在于生物体的生命活动过程中。实验人员将纯合黄毛（AA）小鼠与纯合黑毛（aa）小鼠进行杂交，A/a为一对等位基因，F1小鼠均表现为黑毛，经过研究发现，出现这种现象的原因是A基因所在的核酸序列发生了DNA甲基化，抑制了A基因的表达，从而使后代均表现为黑毛。下列相关叙述正确的是( )
A.被甲基化的基因序列中遗传信息发生了改变
B.F1基因型为Aa的小鼠和基因型为aa的小鼠表型相同
C.基因A、a不遵循分离定律，F1小鼠的基因型可能会出现多种
D.基因的甲基化修饰通过抑制基因复制来影响该基因的表达
【答案】B
【解析】A、甲基化属于表观遗传的一种，被甲基化的基因序列中遗传信息并未发生改变，A错误；B、因为A基因中部分碱基甲基化抑制了A基因的表达，使Aa的个体均表现为黑毛，与aa个体的表型相同，B正确；C、题干中只涉及一对等位基因A、a控制小鼠的毛色，这一对等位基因的遗传遵循分离定律，且亲本为纯种黄毛的小鼠AA与纯种黑毛的小鼠aa，子一代实验小鼠的基因型为Aa，之所以均表现为黑毛，与A基因所在的核酸序列发生了甲基化有关，C错误；D、转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，基因甲基化修饰影响RNA聚合酶与DNA分子结合，影响转录过程，D错误。故选B。
（三）中心法则的相关计算规律
中心法则的相关计算规律在不考虑非编码区和内含子及终止密码的条件下，转录、翻译过程中DNA（基因）碱基数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。
例题5 假设大肠杆菌细胞中某个基因控制合成的蛋白质中有30个氨基酸，基因中C占碱基总数的20%，不考虑终止密码。下列叙述正确的是( )
A.该基因复制一次，至少需要27个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸
B.基因转录生成的mRNA中，鸟嘌呤的数目占碱基总数的20%
C.翻译合成该蛋白质的过程中，可能需要21种tRNA参与
D.该基因复制n次，含有亲代DNA链的DNA分子所占比例为1/2n
【答案】C
【解析】A.该基因中含有的碱基总数=30×6=180，（不考虑终止密码子），其中腺嘌呤脱氧核苷酸的数量占50%-20%=30%，共有180×30%=54个，该基因复制一次，形成两个完全一样的基因，需要消耗54个腺嘌呤脱氧核苷酸，故A错误；B.转录的模板链中的碱基情况不能确定，所以mRNA中鸟嘌呤碱基所占比例不能确定，故B错误；C.一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运，所以30个氨基酸可能由20个tRNA参与转运，故C正确；D.该基因复制n代，形成2n个DNA，其中有2个DNA含有亲代DNA链，所占比例为2/2n=1/2n-1，故D错误。
辨析
易错点1 不能准确界定真核生物、原核生物基因表达或误认为真核细胞中转录、翻译均不能“同时”进行
点拨：（1）凡转录、翻译有核膜隔开或具有“时空差异”的应为真核细胞“核基因”指导的转录、翻译。
（2）原核细胞基因的转录、翻译可“同时进行”。
（3）真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体，其转录、翻译能“同时进行”。
易错点2 误认为逆转录酶同其他酶及能量、场所、原料一样，均由病毒的寄主细胞提供（在寄主细胞中合成≠由寄主细胞提供）
点拨：必修2P69“资料分析”中有如下描述：
（1）“1965年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，能对RNA进行复制”。
（2）1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
由此可见，RNA复制酶、逆转录酶均来自病毒自身，当然该酶起初应在寄主细胞的核糖体中合成并由寄主细胞提供原料而完成。
易错点3 不能正确辨明六类酶——解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶、RNA聚合酶、逆转录酶
点拨：（1）解旋酶在DNA分子复制时使氢键断裂。
（2）DNA聚合酶在DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链，其发挥作用需借助母链模板。
（3）限制酶（限制性内切酶）是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
（4）DNA连接酶是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接“片段”；
（5）RNA聚合酶是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖核苷酸连接成RNA链。
（6）逆转录酶是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。
第三部分：核心素养对接高考
1.【2023·河北·高考真题】DNA中的胞嘧啶甲基化后可自发脱氨基变为胸腺嘧啶。下列叙述错误的是（ ）
A.启动子被甲基化后可能影响RNA聚合酶与其结合
B.某些甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型
C.胞嘧啶的甲基化能够提高该位点的突变频率
D.基因模板链中的甲基化胞嘧啶脱氨基后，不影响该基因转录产物的碱基序列
【答案】D
【解析】A、启动子被甲基化后，可能影响RNA聚合酶与其结合，从而影响转录过程，A正确；
B. 甲基化使基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响，这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，B正确；
C.胞嘧啶的甲基化后可自发脱氨基变为胸腺嘧啶，能够提高该位点的突变频率，C正确；
D.基因模板链中的甲基化胞嘧啶脱氨基后变为胸腺嘧啶，对应的转录产物中鸟嘌呤会变为腺嘌呤，所以会影响该基因转录产物的碱基序列，D错误。
故选D。
2.【2023·江苏·高考真题】翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤（I），与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是（　　）
A.tRNA分子内部不发生碱基互补配对
B.反密码子为5'-CAU-3'的tRNA可转运多种氨基酸
C.mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA
D.碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性
【答案】D
【解析】A、tRNA链存在空间折叠，局部双链之间通过碱基对相连，A错误；
B.反密码子为5'-CAU-3'的tRNA只能与密码子3'-GUA-5'配对，只能携带一种氨基酸，B错误；
C.mRNA中的终止密码子，核糖体读取到终止密码子时翻译结束，终止密码子没有相应的tRNA结合，C错误；
D.由题知，在密码子第3位的碱基A、U或C可与反密码子第1位的I配对，这种摆动性增加了反密码子与密码子识别的灵活性，提高了容错率，有利于保持物种遗传的稳定性，D正确。
故选D。
第四部分：教材习题变式
基因指导蛋白质的合成
1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。( )
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。( )
答案：（1）×；（2）×
解析：（1）DNA转录形成的mRNA与母链碱基互补，而不是相同，排列顺序也不同。
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸对应一到六种密码子（色氨酸只对应一种密码子，而亮氨酸对应六种密码子）。
2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指( )
A.基因上3个相邻的碱基 B.DNA上3个相邻的碱基
C.tRNA上3个相邻的碱基 D.mRNA上3个相邻的碱基
答案：D
解析：遗传学上的密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基；tRNA一端的3个碱基构成反密码子，DNA分子中碱基的排列顺序代表遗传信息，所以选D。本题考查遗传信息、密码子及反密码子等相关概念，意在考查考生能理解所学知识的要点。
定点变式
下列关于遗传密码的叙述，正确的是( )
A.一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定
B.遗传密码由DNA传递到RNA，再由RNA决定蛋白质
C.当RNA聚合酶与DNA分子上的起始密码子部位结合时，mRNA转录开始
D.UGA、UAG既可以作为终止密码子又能编码氨基酸，体现了密码子的简并性
答案：A
解析：密码子具有简并性是指绝大多数氨基酸都有几个密码子，而不是指终止密码子能编码氨基酸，A正确、D错误；经过转录和翻译，遗传信息（而非遗传密码）由DNA传递到RNA，再由RNA决定蛋白质，B错误；当RNA聚合酶与DNA分子上的启动子部位结合时，mRNA转录开始， C错误。
3.红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示，请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸
环丙沙星 抑制细菌DNA的复制
利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活性
答案：红霉素通过与核糖体结合抑制细菌蛋白质的合成来抑制细菌的增殖；环丙沙星通过抑制DNA复制来抑制细菌的增殖；利福平通过抑制RNA聚合酶的活性来抑制细菌的转录过程，从而抑制细菌的增殖。
定点变式
抗生素是多数原核生物蛋白质的合成抑制剂，广泛应用于治疗细菌感染性疾病。下表是几种抗生素的作用机制，下列分析不合理的是( )
抗生素 作用机制
四环素 阻止氨酰-tRNA进入核糖体中的起始密码子位点
嘌呤霉素 促使核糖体释放不完整多肽链
利福霉素 与RNA聚合酶结合，抑制RNA聚合酶的催化活性
A.四环素进入金黄色葡萄球菌，使菌体不能转录出mRNA
B.嘌呤霉素干扰正常蛋白质合成，使菌体的代谢功能紊乱
C.利福霉素抑制基因转录出mRNA，从而阻断蛋白质合成
D.抗生素的使用频率和剂量过高可能会降低抗生素的治疗效果.
答案：A
解析：A、四环素可阻止氨酰-tRNA进入核糖体中的起始密码子位点，即可抑制金黄色葡萄球菌的翻译过程，A错误；B、嘌呤霉素可促使核糖体释放不完整多肽链，从而干扰正常蛋白质合成，使菌体的代谢功能紊，B正确；C、利福霉素能与RNA聚合酶结合，抑制RNA聚合酶的催化活性，从而抑制转录过程，使基因不能转录出mRNA，进而阻断蛋白质合成，C正确；D、过量、过频使用抗生素会提高细菌耐药性，降低抗生素效果，D正确。
基因表达与性状的关系
1.个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调控。判断下列相关表述是否正确。
（1）基因与性状之间是一一对应的关系。( )
（2）细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的细胞内基因的表达存在差异。( )
答案：（1）×；（2）√
解析：（1）基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，有些性状由多个基因决定，如人的身高；有的基因具有多效性，一个基因会影响生物的多个性状。
（2）略。
定点变式
下列有关基因表达与性状关系的描述，错误的是( )
A.大多数情况下，基因与性状是一一对应的关系
B.研究表明，吸烟等不良生活习惯会影响DNA甲基化水平
C.研究发现，细胞分化的本质就是基因的选择性表达
D.一般来说，性状是基因与环境共同作用的结果
答案：A
解析：基因对性状的控制：①基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状；②基因通过控制酶的合成控制细胞代谢进而间接控制生物的性状。A、多数情况下，基因与性状不是简单的线性关系，多数情况下一个基因控制一个性状，有时一个性状由多个基因控制，一个基因也可以影响多个性状，A错误；B、吸烟会使人体细胞内的DNA甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，B正确；C、研究发现，细胞分化的本质就是基因的选择性表达，C正确；D、基因与基因、基因与基因产物、基因与环境相互作用，精细地调节生物的性状，生物的性状由基因和环境共同决定的，D正确。故选A。
2.我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是( )
A.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码
B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因
C.该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因
D.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因
答案：C
解析：乳汁为乳腺细胞分泌的物质，不含有基因。
3.有人说，“基因是导演，蛋白质是演员，性状是演员的表演作品。”你认为这种说法有道理吗？为什么？请你整理总结基因、蛋白质和性状三者之间的关系。
答案：这一说法有道理，因为基因通过控制蛋白质的生物合成来控制生物的性状。
4.孟德尔通过豌豆杂交实验发现了分离定律和自由组合定律，然而，与他同时代的一些生物学家利用某些植物做一些性状的杂交实验时，并没有得出3：1和9：3：3：1的数量比；孟德尔用山柳菊也未得到与豌豆杂交实验相同的结果。请回答下列问题。
（1）为什么利用这些植物进行某些性状的杂交实验时，难以得出3：1和9：3：3：1的数量比？请运用所学知识对可能的原因作出推测。
（2）你怎样看待科学实验的可重复性？
答案：（1）出现3：1的性状分离比的适用条件是位于一对同源染色体上的一对等位基因控制的相对性状，出现9：3：3：1的数量比的适用条件是非同源染色体上的非等位基因控制的相对性状。而用其他植物的其他性状重复这一实验时，可能无法满足上述条件。如多基因控制的性状、细胞质基因控制的性状、同源染色体上控制的性状等。
（2）科学实验的可重复性，说明它遵循了这个实验中的必然规律，而不是偶然发生的。而遵循客观规律的实验结论也必然是可靠的，科学的。
5.某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XO（黄色）和XB（黑色），雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型，这是为什么呢？是不是雌猫的有些细胞内XO表达，而另一些细胞内XB表达呢？请查找资料，寻找答案。
答案：当猫的体内含有两条X染色体（雌猫）时，只有随机的一条染色体能表达，另一条染色体浓缩成巴氏小体不能表达。因而杂合子雌猫表现为黄黑相间的毛色。
定点变式
基因的剂量补偿效应是指使位于X染色体上的基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。在胚胎发育的早期，X染色体失活中心(XIC)负责X染色体计数，并随机只允许一条X染色体保持活性，其余的X染色体高度浓缩化后失活，形成巴氏小体。若某一个早期胚胎细胞的一条X染色体失活，则这个祖先细胞分裂的所有子细胞均失活同一条X染色体。由于原始生殖细胞中XIC区域的基因会关闭，使得失活的X染色体恢复到活性状态，因此成熟的生殖细胞中没有巴氏小体。猫是XY型性别决定的生物，右图为猫的一种常见的基因的剂量补偿效应机制。
回答下列问题：
(1)剂量补偿效应广泛存在于生物界，其生物学意义是保证两性间由X连锁的基因编码的_________在数量上达到平衡。
(2)X染色体发生失活的条件是①___________②____________。巴氏小体可以应用于鉴定性别，其鉴定依据是_______________。
(3)控制猫毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XB(黑色)和XO(黄色)。黑色雌猫和黄色雄猫进行如下杂交实验：
不考虑基因突变、染色体变异等，为解释这一现象，某生物兴趣小组的同学提出如下假设：控制毛色的基因位于X染色体上，存在剂量补偿效应，即基因型为XBXO的猫在早期胚胎时期不同细胞发生了X染色体随机失活。
请利用上述实验中的猫，设计一代杂交实验对假说进行验证，用遗传图解表示，完善下图。
2.答案：(1)蛋白质(产物)
(2)①.X染色体的数目至少两条(个体为雌性)
②.X染色体上XIC区域的基因正常表达；细胞中存在巴氏小体时，该个体为雌性，反之为雄性
(3)①黑黄相间雌猫；②XBXO③黑黄相间雌猫；④黑色雌猫
解析：(1)根据基因的剂量补偿效应定义，雌性(XX)有两条X染色体，雄性(XY)只有一条X染色体，但两者位于X染色体上的基因的有效剂量的遗传效应相等或近乎相等，继而说明两性间由X染色体的基因编码产生的蛋白质在数量上相等或近乎相等。
(2)分析题干信息，在胚胎发育的早期，X染色体失活中心(XIC)负责X染色体计数，并随机只允许一条X染色体保持活性，其余的X染色体高度浓缩化后失活，形成巴氏小体，说明当个体中含有的X染色体条数大于或等于两条，且X染色体失活中心(XIC)区域的基因正常表达时，X染色体才会发生失活；巴氏小体只出现在XY型生物的雌性个体中，而巴氏小体又能在显微镜下观察到，所以可用于性别鉴定。
(3)分析遗传图解可知，子一代黑黄相间雌猫基因型为XBXO，若基因型为XBXO的猫在早期胚胎时期不同细胞发生了X染色体随机失活，则子一代黑黄相间雌猫获得失活的X染色体XO，因此可以让F1中的黑黄相间猫和黑色雄猫相互杂交，子代中，雌猫毛色表现为黑色和黑黄相间，雄性毛色表现为黑色和黄色。

展开更多......

收起↑