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第23讲　基因表达和性状的关系
素养目标
考点一 基因与性状的关系
夯实基础 精研教材
1.直接控制途径
(1)方式:基因通过控制
　　　　　　　　直接控制生物体的性状。
(2)实例:囊性纤维化、镰状细胞贫血等。
蛋白质的结构
2.间接控制途径
(1)方式:基因通过控制　　　　　　　　　来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。
(2)实例
①白化病:
酶的合成
②豌豆粒形:
3.基因与性状的关系
易错排查
1.豌豆产生圆粒或皱粒的实例说明基因通过控制蛋白质结构,直接控制生物体的性状。(　　)
2.白化病是由于基因异常而引起酪氨酸酶合成变多,能将黑色素转变为酪氨酸,从而出现白化症状。(　　)
3.基因表达的产物不可以参与基因的表达。(　　)
4.基因控制生物性状时指导合成的终产物一定都是蛋白质。(　　)
×
×
×
×
考法练透 素养提升
考法　基因表达产物与性状的关系分析
如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径,尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸,这种尿液暴露于氧气中会变成黑色,这种症状称为尿黑酸症。下列说法错误的是(　　)
A.酶⑤的缺乏会导致患白化病,酶③的缺乏会导致患尿黑酸症
B.由图可推知同种底物经不同种酶的催化得到的产物不同
C.若图中的酶均由不同的基因表达产生,则可推知基因和性状之间并不都是简单的一一对应关系
D.若图中的酶均由不同的基因表达产生,则说明基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状
答案 D　
解析 由题图可知,若酶⑤缺乏,不能合成黑色素,表现出白化症状,若酶③缺乏,尿黑酸不能转化成乙酰乙酸,会患尿黑酸症,A项正确;由题图可知,苯丙氨酸、酪氨酸在不同酶的催化下,形成的产物不同,B项正确;题图体现了基因可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,D项错误。
考点二 基因的选择性表达与细胞分化、表观遗传
夯实基础 精研教材
1.基因的选择性表达与细胞分化
(1)细胞分化的本质:　　　　　　　　　　　(如图所示)。
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　　　　　　　。
基因的选择性表达
mRNA
蛋白质
形态和功能
2.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。
碱基序列
基因表达
表型　
(2)实例
①柳穿鱼花的形态结构遗传。
表达
不表达
甲基化
植株A
植株A
植株B
②某种小鼠毛色的遗传。
(3)机制:DNA的　　　　　;　　　　　的甲基化和乙酰化等。
AvyAvy
aa　
黄色与黑色
甲基化
组蛋白
(4)表观遗传的特点
①可遗传:基因表达和表型可以遗传给后代。
②不变性:基因的　　　　　　保持不变。
③可逆性: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。
碱基序列
教材深挖
(必修2 P73思考·讨论)某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制,Avy为显性基因,表现为黄色体毛,a为隐性基因,表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交,子一代小鼠的基因型都是Avya,却表现出不同的毛色:介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。请分析可能的原因:在Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平,这段碱基序列具有多个　　　 　　　　　　　的位点。当这些位点没有甲基化时,Avy基因　　 　　　,小鼠表现为黄色;当这些位点甲基化后,Avy基因的表达　　　　　　。这段碱基序列的甲基化程度越高,Avy基因的表达　　　　　　　　　,小鼠体毛的颜色就越深。
可发生DNA甲基化修饰
正常表达
受到抑制
受到的抑制越明显　
易错排查
1.同一个细胞中的基因都发生选择性表达。(　　)
2.DNA甲基化抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。(　　)
3.表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变,属于不可遗传的变异。
(　　)
4.DNA的甲基化、构成染色体的组蛋白的甲基化和乙酰化都会导致表观遗传现象。(　　)
5.吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高,从而影响基因的表达。(　　)
×
√
×
√
√
思维探究 考教衔接
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。
(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。
　　　 　　　　　　　。
(2)结合上述信息分析DNA甲基化与基因突变的关系是
　　　　 　　　　　　。 (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
　　　　　　　　　 　。
蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食,Dnmt3基因表达一种DNA甲基化转移酶,造成一些基因被甲基化而不能表达,发育成工蜂;蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食,Dnmt3基因不表达,一些基因正常表达而发育成蜂王
DNA的甲基化会导致基因不能表达或表达水平不同。DNA甲基化可影响基因的表达,从而引起生物表型的改变;DNA甲基化不改变碱基序列,因此,DNA甲基化不是基因突变
DNA甲基化影响了RNA聚合酶与该区域的结合,导致发生甲基化的DNA(基因)转录过程受到抑制,进而无法完成翻译过程,影响了相关基因的表达
考法练透 素养提升
考法一　细胞分化及基因与性状的关系
1.(2024·湖南郴州模拟)ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶,如表是科学家以番茄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。下列相关分析正确的是(　　)
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:“-”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
答案 B　
解析 根据表中信息可知,在番茄的不同组织以及果实成熟的不同阶段,ACC合成酶基因的表达水平存在明显差异,A项错误;橙红和亮红的果实中,ACC合成酶基因表达水平最高,故其细胞中该基因的转录产物可能相对较多,B项正确;番茄不同的组织和果实成熟的不同阶段ACC合成酶基因的表达水平不同,体现了不同细胞中基因的选择性表达,而绿果、雌蕊、叶片和根中都含有该基因,C项错误;果实中ACC合成酶基因的表达水平高于叶片,说明该基因进行了选择性表达,但不能说明果实的分化程度高于叶片,D项错误。
考法二　表观遗传与遗传印记
2.(2024·黑吉辽卷)下图表示DNA半保留复制和甲基化修饰过程。研究发现,50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大。下列叙述正确的是(　　)
A.酶E的作用是催化DNA复制
B.甲基是DNA半保留复制的原料之一
C.环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素
D.DNA甲基化不改变碱基序列和生物个体表型
C
解析 由题图可知,经过酶E作用后,DNA的甲基化部位增多,推测酶E可催化DNA甲基化,而不是催化DNA复制,A项错误;DNA半保留复制的原料是四种游离的脱氧核苷酸,B项错误;由题干中“50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大”可知,环境会引起DNA甲基化差异从而产生表观遗传现象,C项正确;DNA甲基化不改变碱基序列,但会影响生物的表型,D项错误。
聚焦表达 回扣落实
1.(识记表达类)基因控制性状的两条途径是
　　　　 　　。2.(基础识记类)表观遗传是生物体基因的　　　　　　保持不变,但
　　　　　　　　　　　发生可遗传变化的现象。
3.(基础识记类)除了DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生
　　　　　　　　　　　　等修饰也会影响基因的表达。
4.(基础识记类)细胞分化是　　　　　　　　　的结果,表观遗传能够使生物体在基因的　　　　　　不变的情况下发生可遗传的性状改变。
基因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;基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
碱基序列
基因表达和表型
甲基化、乙酰化
基因选择性表达
碱基序列
5.(原因分析类)若抑郁症小鼠细胞中一个DNA分子的一个C—G碱基对中胞嘧啶甲基化后,又发生脱氨基生成了胸腺嘧啶,则该DNA分子经过n次复制后,所产生的子代DNA分子中,异常的DNA占比为　　　　。上述过程对性状的影响若遗传给后代,　　　　　(填“属于”或“不属于”)表观遗传,理由是　　　　　 　　　　。
1/2
不属于
DNA序列发生了改变

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