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第2节　基因表达与性状的关系
课时作业
(时间:30分钟　分值:57分)　
第1～7题每题3分,第8～9题每题6分,共计33分。
基础对点练
知识点1　基因表达产物与性状的关系
1.(2025·长沙期末)研究人员通过去除基因的方式,使草鱼少了100多根肌间刺,成功培育出“无刺”草鱼。该实验说明(　　)
[A] 基因就是性状 [B] 基因控制性状
[C] 环境影响性状 [D] 性状与环境无关
【答案】 B
【解析】 研究人员去除草鱼部分基因后,草鱼的肌间刺数量发生改变,即性状发生改变,这说明基因控制性状。
2.(2025·武汉期末)兔的毛色由毛囊细胞产生的黑色素决定,黑色素分为黑色的真黑素和褐色的褐黑素两类,细胞中色素合成过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
[A] 该实例表明基因能通过控制酶的合成来控制生物性状
[B] 基因型为TtAabb与TTAAbb个体的毛色均为黑色
[C] 一只兔子的毛囊细胞和成熟红细胞中的遗传物质相同
[D] 图中信息表明性状可受到多个基因的影响
【答案】 C
【解析】 由于哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核和各种细胞器,因此,一只兔子的毛囊细胞和成熟红细胞中的遗传物质不相同。
知识点2　基因的选择性表达与细胞分化
3.(2025·三明期末)下表是某人体内的未成熟红细胞、肌细胞内的核基因及相关蛋白质的存在情况(“+”表示存在,“-”表示不存在)。下列说法正确的是(　　)
项目 血红蛋 白基因 肌动蛋 白基因 血红 蛋白 肌动 蛋白
未成熟 红细胞 + ① + -
肌细胞 + + ② +
[A] 表中①为“+”②为“-”
[B] 此表说明细胞分化导致基因的选择性表达
[C] 两种细胞中蛋白质的种类完全不同
[D] 两种细胞生理功能不同的根本原因是基因的种类不完全相同
【答案】 A
【解析】 未成熟红细胞含有所有的基因,所以①为“+”,肌细胞不会表达血红蛋白基因,所以②为“-”;题表说明细胞分化是基因的选择性表达导致的;两种细胞都发生了基因的选择性表达,其中的蛋白质的种类不是完全不同,如都含有呼吸酶;两种细胞生理功能不同的根本原因是基因的选择性表达导致了细胞的分化,两种细胞基因种类相同。
4.(2025·衡阳期末)据报道,REST蛋白能阻断MicroRNA的表达。MicroRNA是一类单链非编码的RNA,能阻止胚胎干细胞自我更新。研究发现MicroRNA中的MicroRNA21(或者称
miR21)会抑制胚胎干细胞的自我更新,与关键的自我更新调节因子Oct4、Nanog、Sox2和
cMyc的表达丧失有关。下列叙述正确的是(　　)
[A] 细胞分化只发生在胚胎期
[B] MicroRNA可能通过调控基因的翻译发挥作用
[C] 胚胎干细胞自我更新旺盛时,REST蛋白的表达量较低
[D] 关键的自我更新调节因子Oct4能抑制胚胎干细胞的自我更新
【答案】 B
【解析】 细胞分化发生在整个生命进程中;据题可知,MicroRNA是一类单链非编码的RNA,可推测其可能通过与mRNA分子形成杂交带而阻碍基因的翻译过程,即MicroRNA可能通过调控基因的翻译发挥作用;据题意知,MicroRNA能阻止胚胎干细胞自身再生,而REST蛋白能阻断MicroRNA的表达,故可推知,REST蛋白在胚胎干细胞自我更新旺盛时表达量较高;题意显示,MicroRNA中的MicroRNA21会抑制胚胎干细胞的自我更新,与关键的自我更新调节因子的表达丧失有关,即关键的自我更新调节因子Oct4能促进胚胎干细胞的自我更新。
知识点3　表观遗传
5.(2025·马鞍山期末)下列关于表观遗传的说法错误的是(　　)
[A] 表观遗传的分子生物学基础之一是DNA甲基化
[B] 表观遗传现象与外界环境关系密切
[C] 表观遗传现象中,生物表型发生变化是由于基因的碱基序列发生了改变
[D] DNA甲基化、组蛋白乙酰化等是通过影响基因表达从而使生物出现可遗传变异
【答案】 C
【解析】 表观遗传现象中,基因的碱基序列保持不变,只是在DNA甲基化、组蛋白乙酰化等因素的影响下,基因的表达发生了改变,导致生物表型发生变化。
6.(2025·福州期末)DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一,它主要发生在DNA分子中的胞嘧啶上。DNA甲基化可调控基因的活性,即DNA甲基化会抑制基因表达,非甲基化使基因正常表达。据此分析,下列有关叙述正确的是(　　)
[A] DNA甲基化和细胞分化都是不可逆转的
[B] 骨骼肌细胞中,呼吸酶基因处于非甲基化状态
[C] DNA分子结构稳定性越差,越容易发生DNA甲基化
[D] 基因高度甲基化后其表达被抑制的原因可能是DNA聚合酶不能与该基因结合
【答案】 B
【解析】 DNA甲基化是可逆的,细胞分化一般不可逆;骨骼肌细胞需要大量的能量,细胞呼吸强度大,呼吸酶基因正常表达,处于非甲基化状态;DNA分子结构稳定性差,说明DNA分子中G—C碱基对含量少,由于DNA甲基化主要发生在DNA分子的胞嘧啶上,因此DNA分子结构稳定性越差,越不易发生DNA甲基化;甲基化的基因不能与RNA聚合酶相结合,故无法转录形成mRNA,也就无法进行翻译,最终无法合成相应的蛋白质,从而抑制了基因的表达。
7.人类基因组中有数以万计的基因,但在细胞内并非所有的基因都表达,因此需要“关闭”部分基因。Rest基因编码的R蛋白能抑制其他基因的表达。R蛋白通过使组蛋白去乙酰化来抑制相关基因的表达。在动物模型实验中发现,R蛋白含量降低的动物,会出现神经兴奋活动增强以及更早死亡的现象。下列推断错误的是(　　)
[A] Rest基因可能参与细胞分化和个体发育
[B] 组蛋白的乙酰化会抑制相关基因的转录
[C] 增强Rest基因的表达可能会使神经兴奋性降低
[D] 抑制Rest基因的表达可能会导致动物寿命缩短
【答案】 B
【解析】 Rest基因编码的R蛋白能抑制其他基因的表达,而细胞分化是基因选择性表达的结果,故Rest基因可能参与细胞分化和个体发育;R蛋白通过使组蛋白去乙酰化来抑制相关基因的表达,故组蛋白的乙酰化不会抑制相关基因的转录;由题意可知,R蛋白含量降低的动物,会出现神经兴奋活动增强的现象,R蛋白是Rest基因的表达产物,故增强Rest基因的表达,可能会使神经兴奋性降低;R蛋白含量降低的动物,会出现更早死亡的现象,R蛋白是Rest基因的表达产物,故抑制Rest基因的表达,R蛋白含量会降低,可能会导致动物寿命缩短。
综合提升练
8.(2025·毕节期末)研究发现,FTO蛋白可擦除N基因mRNA的甲基化修饰,避免mRNA被Y蛋白识别并降解,从而提高了鱼类的抗病能力。下列分析正确的是(　　)
[A] 增强Y基因表达会导致细胞中N基因mRNA的数量减少
[B] N基因mRNA的甲基化水平升高会抑制N基因的转录
[C] 基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
[D] 给鱼类饲喂适量的FTO蛋白抑制剂有助于提高其抗病能力
【答案】 A
【解析】 增强Y基因表达会使Y蛋白的量增加,导致被Y蛋白识别并降解的mRNA量增加,使细胞中N基因mRNA的数量减少;N基因mRNA的甲基化水平升高会抑制N基因的翻译;基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状,此外还有基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状;据题可知,FTO蛋白可提高鱼类的抗病能力,因此给鱼类饲喂适量的FTO蛋白抑制剂会降低鱼类的抗病能力。
9.(2025·东莞期末)牵牛花的颜色主要是由花青素决定的,下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(　　)
[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] 生物体的性状由基因决定,也受环境影响
[D] 若基因①不表达,则基因②③也不表达
【答案】 D
【解析】 基因具有独立性,基因①不表达,基因②和基因③仍然能够表达。
10.(12分)囊性纤维化是一种遗传病,由一对等位基因控制,其致病机理如下图所示。请回答下列有关问题。
(1)据图分析,①过程需要　　　　　　酶参与催化反应,②过程发生的场所是　。
(2)异常CFTR蛋白在第508位缺少一个氨基酸(苯丙氨酸)的原因是 　, 缺失氨基酸后,CFTR蛋白的空间结构　　　　(填“改变”或“不变”)。
(3)囊性纤维化的实例表明,基因表达产物与性状的关系是 　。
(4)一对表型正常的夫妇生育了一个患囊性纤维化的女儿,推测CFTR基因位于　　　　　(填“常染色体”或“性染色体”)上。该夫妇第二胎生下一对表型均正常的“龙凤胎”,则这对“龙凤胎”均为携带者的概率为　　　　。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)RNA聚合　核糖体　(2)正常CFTR基因缺失了3个碱基对,成为异常CFTR基因　改变
(1分)　(3)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状　(4)常染色体(1分)　4/9
【解析】 (4)一对表型正常的夫妇生育了一个患囊性纤维化的女儿,无中生有为隐性,女儿患病,父亲正常,说明CFTR基因位于常染色体上,假设该病的相关基因用A/a表示,则该夫妇的基因型为Aa、Aa ,该夫妇第二胎生下一对表型均正常的“龙凤胎”,则这对“龙凤胎”均为携带者的概率为2/3×2/3=4/9。
11.(12分)(2025·衡阳期末)组蛋白是染色体的重要组成部分,是与核DNA紧密结合的蛋白质。乙酰化标记是组蛋白修饰的常见方式,也是DNA转录调控的重要因素,组蛋白修饰是表观遗传的重要机制。在染色质中,DNA高度缠绕压缩在组蛋白上,这一密致结构的基本单元称作核小体。核小体是含有八个组蛋白的聚合体,其上缠着略不足两圈的DNA分子。根据所学知识回答下列问题。
(1)细胞分化受阻可能是由于组蛋白发生了　　　　化。请根据表观遗传的概念来解释“组蛋白修饰是表观遗传的重要机制”这一结论:　 　。
(2)过程c中RNA聚合酶的作用是 　。
(3)染色质螺旋化为染色体时,核小体之间会进一步压缩,核小体排列紧密有利于维持　　　　
　　　　　　　。脱氧核糖核酸酶Ⅰ只能作用于核小体之间的DNA片段,结合题干信息,推测组蛋白的作用可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)重叠基因在病毒DNA、原核生物DNA、线粒体DNA中较为普遍,是指两个或两个以上的基因共用一段DNA序列,如大基因内包含小基因、前后两个基因首尾重叠。根据信息推断其意义是　 。
【答案】 (每空2分)
(1)去乙酰　组蛋白修饰后,基因的碱基序列未发生改变,但影响特定基因的表达,进而导致性状的改变,说明基因表达和表型发生了可遗传变化
(2)催化DNA双链解旋,催化核糖核苷酸聚合形成RNA
(3)染色体结构的相对稳定　防止DNA被脱氧核糖核酸酶Ⅰ水解
(4)可使有限的DNA序列包含更多的遗传信息
【解析】 (1)细胞分化是基因选择性表达的结果,组蛋白乙酰化使染色质结构松散,有利于基因的表达,若细胞分化受阻,则可能是组蛋白发生了去乙酰化。表观遗传是指组蛋白修饰后,基因的碱基序列未发生改变,但影响特定基因的表达,进而导致性状的改变,说明基因表达和表型发生了可遗传变化,故组蛋白修饰是表观遗传的重要机制。
(2)过程c为转录,转录过程需要RNA聚合酶,RNA聚合酶可催化DNA双链解旋,催化核糖核苷酸聚合形成RNA。
(3)染色质螺旋化为染色体时,核小体之间会进一步压缩,核小体排列紧密有利于维持染色体结构的相对稳定;DNA缠绕在含有八个组蛋白的聚合体上,脱氧核糖核酸酶Ⅰ只能作用于核小体之间的DNA片段,推测组蛋白的作用可能是防止DNA被脱氧核糖核酸酶Ⅰ水解,对染色体的结构起支持作用。
(4)基因重叠是指两个或两个以上的基因共用一段DNA序列,因此,基因重叠可使有限的DNA序列包含更多的遗传信息。第2节　基因表达与性状的关系
[学习目标]　1.举例说明基因控制生物体性状的两种方式。2.阐述基因选择性表达与细胞分化的关系。3.解释表观遗传现象。
一、基因表达产物与性状的关系
1.基因对生物体性状的间接控制
(1)实质: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。
(2)实例。
①皱粒豌豆的形成机制。
编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→淀粉分支酶异常,活性大大降低→淀粉合成受阻,含量降低→淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。
②人的白化病的形成机制。
编码酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。
2.基因对生物体性状的直接控制
(1)实质:基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)实例:囊性纤维化的形成。
二、基因的选择性表达与细胞分化
1.生物体多种性状的形成,都是以细胞分化为基础的。
2.表达的基因的类型
(1)一类是在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的,如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
(2)另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因,如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
3.细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
4.细胞分化的结果:基因的选择性表达,导致来自同一生物体中不同类型的细胞中mRNA和蛋白质不完全相同,从而导致细胞具有不同的形态、结构和功能。
三、表观遗传
1.概念: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,叫作表观遗传。
2.类型:表观遗传的类型有DNA的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化等。
3.表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
4.实例:蜂王和工蜂。
四、基因与性状间的对应关系
1.
2.生物体的性状还受环境条件的影响。
3.基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,这种相互作用形成了一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。
判断正误
(1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(　　)
【答案】 ×
【提示】 基因还可以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。
(2)人白化病的成因是编码酪氨酸酶的基因异常,导致酪氨酸酶不能合成。(　　)
【答案】 √
(3)在一个细胞中,所有的基因都一定表达。(　　)
【答案】 ×
【提示】 细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此在细胞中有的基因不表达。
(4)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有发生改变,因此生物体的性状也不会发生改变。(　　)
【答案】 ×
【提示】 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。
(5)表观遗传现象比较少见,不能普遍存在于生物
体的整个生命活动过程中。(　　)
【答案】 ×
【提示】 表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
任务一　分析基因表达产物与性状的关系　　　　　 　　　　　 　　　　　
下图为人体内基因对性状的控制过程,请据图回答下列相关问题。
(1)图中进行①②过程的场所分别是细胞核、核糖体。
(2)镰状细胞贫血的直接致病原因是血红蛋白分子结构的改变。
(3)人体衰老引起白发的直接原因是图中的酪氨酸酶活性下降。
核心归纳
基因与性状之间关系的三点提醒
(1)生物体的性状受DNA或RNA的控制,但主要通过蛋白质来体现。
(2)基因对性状的间接控制和直接控制都是通过蛋白质来起作用的,与前者相关的蛋白质一般是酶,与后者相关的蛋白质是生物体的结构物质。
(3)体现某性状的物质并不一定是蛋白质,如黑色素、淀粉等,此类性状往往是通过基因控制性状的间接途径实现的,即基因酶的合成产生该非蛋白质类物质的代谢过程性状。
典型例题
1.(2025·扬州期末)下图为基因的作用与性状的表现流程示意图。请据图分析,下列叙述正确的是(　　)
[A] ①过程是转录,它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA
[B] ②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
[C] 囊性纤维化是基因对性状的直接控制,使得相关蛋白质的结构发生变化所致
[D] 某段DNA上发生了碱基的改变,则形成的mRNA、蛋白质一定会改变
【答案】 C
【解析】 题图中①过程表示转录,其模板是DNA的一条链,原料是四种核糖核苷酸,产物是mRNA;题图中②过程表示翻译,除了需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP外,还需要tRNA;某段DNA上发生了碱基的改变,如果参与转录,则形成的mRNA一定改变,但是由于密码子的简并性,蛋白质不一定会改变。
2.某蔬菜萌发的种子经诱变,编码淀粉分支酶的基因转录出的mRNA上提前出现了终止密码子,使细胞内淀粉合成不足,引起叶的形态显著改变而成为新品种。下列叙述错误的是(　　)
[A] 新品种的mRNA翻译所得肽链比原品种的短
[B] 新品种与原品种在合成蛋白质时共用一套密码子
[C] 该实例说明基因通过控制酶的结构直接控制生物体的性状
[D] 基因指导mRNA合成的过程需要RNA聚合酶参与
【答案】 C
【解析】 因为提前出现了终止密码子,所以经过诱变得到的淀粉分支酶基因转录出的mRNA翻译所得肽链比原品种的短;地球上几乎所有的生物在合成蛋白质时共用一套密码子;该实例说明基因通过控制酶的合成来影响细胞代谢,进而控制生物体的性状;生成mRNA的过程为转录过程,转录的时候需要RNA聚合酶参与。
任务二　分析细胞分化的原理　　　　　 　　　　　 　　　　　
　　科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛B细胞,对这三种细胞的DNA和mRNA进行了检测,结果如下表。
检测的 三种 细胞 卵清蛋白基 因、珠蛋白 基因、胰岛 素基因 卵清蛋白 mRNA 珠蛋白 mRNA 胰岛素 mRNA
输卵管 细胞 +++ + - -
红细胞 +++ - + -
胰岛 B细胞 +++ - - +
注:“+”表示检测到相应的分子,“-”表示未检测到相应的分子。(1)这三种细胞中的基因组成是否相同 它们合成的蛋白质种类是否相同
【提示】 基因组成相同。蛋白质种类不同。
(2)三种细胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因,但是每种细胞只检测到了其中一种基因的mRNA,这说明什么问题
【提示】 细胞中并不是所有的基因都会表达,基因的表达有选择性。
典型例题
3.同一生物体内的不同组织细胞之间,不同的是(　　)
[A] 染色体上的基因 [B] 细胞质中的tRNA
[C] 遗传密码的种类 [D] 细胞质中的mRNA
【答案】 D
【解析】 同一生物体内不同组织细胞中选择性表达的基因不同,因此细胞质中的mRNA
不同。
4.同一个体中,在所有细胞中都表达的一类基因,称为管家基因,只在某类细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 管家基因指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的
[B] 奢侈基因表达的产物赋予细胞特定的形态、结构和功能
[C] 所有细胞中都含有管家基因,但只有部分细胞含有奢侈基因
[D] 奢侈基因能表达说明细胞已发生了分化
【答案】 C
【解析】 所有细胞中都含有管家基因和奢侈基因,奢侈基因只在特定细胞中表达。
任务三　分析表观遗传
材料1　柳穿鱼花形有左右对称和中心对称两种。柳穿鱼细胞内控制该性状的DNA序列完全相同,不同的是Lcyc基因的甲基化程度。即
科学家进行了如下实验。
材料2　下图为某种实验小鼠不同毛色的遗传分析。
(1)柳穿鱼植株A和植株B体内的Lcyc基因的碱基序列是否相同
【提示】 相同。
(2)为什么植株A和植株B的花形态结构出现差异
【提示】 柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。A、B两株柳穿鱼体内的Lcyc基因的序列相同,只是植株A的Lcyc基因在开花时表达,植株B的Lcyc基因不表达。
(3)分析材料1,F1的花为什么与植株A的相似 在F2中,为什么有些植株的花与植株B的相似
【提示】 F1获得了一个甲基化程度低的Lcyc基因和一个被高度甲基化的Lcyc基因,因此在F1开花时有可表达的Lcyc基因,能表现植株A的性状。F1自交,将产生含有甲基化程度低的Lcyc基因的配子和含有被高度甲基化的Lcyc基因的配子,两个含有高度甲基化的Lcyc基因的配子结合,产生的后代植株的花就表现出植株B的性状。
(4)小鼠毛色改变的原因是什么
【提示】 小鼠毛色的改变是因为Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。
(5)上述柳穿鱼花形和小鼠毛色遗传现象有什么共同点
【提示】 都表现为基因的碱基序列保持不变,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。
核心归纳
1.表观遗传的三个特点
2.表观遗传的三点注意
典型例题
5.下列哪项不属于表观遗传的特点(　　)
[A] 对表型的影响可遗传给后代
[B] DNA分子碱基可能连接多个甲基基团
[C] 甲基化导致DNA碱基序列发生改变
[D] 可由组蛋白的某些修饰导致
【答案】 C
【解析】 表观遗传对表型的影响可以遗传给后代,使后代出现同样的表型;一段碱基序列中可能存在多个可发生DNA甲基化修饰的位点,所以DNA分子碱基可能连接多个甲基基团;甲基化不会导致DNA碱基序列发生改变,但会抑制相关基因的表达,进而对表型产生影响;除了DNA甲基化,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。
6.(2025·承德期末)一个蜜蜂群体中,蜜蜂在雌性幼虫时期持续食用蜂王浆,蜂王浆能抑制 Dnmt3基因表达合成甲基化转移酶3(Dnmt3),从而导致核DNA甲基化减少,最终发育成蜂王,而以花粉、花蜜为食的幼虫则发育成工蜂。下列分析正确的是(　　)
[A] 蜜蜂幼虫发育成成虫涉及细胞增殖、分化、衰老和凋亡
[B] 核DNA甲基化减少的细胞内相关基因的mRNA翻译水平增加
[C] Dnmt3在细胞质中经内质网和高尔基体的加工后,由核孔进入细胞核起作用
[D] Dnmt3基因表达增强的雌性幼虫食用普通花蜜也能发育成蜂王
【答案】 A
【解析】 核DNA甲基化减少会导致相关基因的表达增加,但这并不一定直接说明mRNA翻译水平增加,翻译水平还受其他因素调控;Dnmt3是甲基化转移酶,主要在细胞核中起作用,不需要内质网和高尔基体的加工;根据题干信息,蜂王浆能抑制 Dnmt3基因表达,从而导致核DNA甲基化减少,进而促使幼虫发育成蜂王,因此雌性幼虫如果体内 Dnmt3基因表达增强(即增加甲基化转移酶3的合成),会导致核DNA甲基化增加,不会发育成蜂王。
随堂检测　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.(2025·临沂期末)下列关于基因、蛋白质和性状三者关系的叙述中,错误的是(　　)
[A] 生物体的性状完全由基因决定
[B] 基因通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状
[C] 基因与性状之间不都是一一对应的关系
[D] 中心法则总结了遗传信息的传递规律
【答案】 A
【解析】 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。
2.下图为人体内基因对性状的控制过程,分析可知(　　)
[A] 基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
[B] 图中①过程需要RNA聚合酶的催化,②过程不需要tRNA的协助
[C] ④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
[D] 过程①②③表明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
【答案】 D
【解析】 基因1和基因2在人体的所有细胞中都同时存在;①是转录,需要RNA聚合酶的催化,②是翻译,需要tRNA的协助;④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因不同;过程①②③表明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。
3.(2025·芜湖期末)有人取同种生物的7种不同类型细胞(a～g),检测其基因1～8的表达情况,结果如图所示。下列有关图示的分析,正确的是(　　)
[A] 在基因1～8中,控制核糖体蛋白质合成的基因最有可能是基因5
[B] 若基因1～8中有一个是控制细胞呼吸酶合成的基因,则最可能是基因7
[C] 功能最为近似和差异最大的细胞分别是a与f、e与g
[D] 细胞分化使不同细胞中RNA完全不同,导致细胞的形态和功能各不相同
【答案】 C
【解析】 控制核糖体蛋白质合成的基因是在所有细胞中都表达的基因,而基因2在每种细胞中都表达,所以控制核糖体蛋白质合成的基因最有可能是基因2;控制细胞呼吸酶合成的基因在每种细胞中都表达,最有可能是基因2;据题图分析,细胞a表达基因1～5,细胞f表达基因2～5,表达的相同基因最多,表达的差异基因最少,则细胞a和f功能最为近似,功能差异最大的是细胞e和g;细胞分化是基因选择性表达的结果,细胞分化使不同细胞中RNA不完全相同。
4.(2025·漯河期末)下列实例不属于表观遗传的是(　　)
[A] 柳穿鱼花因Lcyc基因甲基化导致形态结构不同
[B] 小鼠Avy基因发生甲基化修饰导致其毛色深浅不同
[C] 转基因鲤鱼与非转基因鲤鱼之间的差异
[D] 吸烟使细胞内DNA的甲基化水平升高导致精子活力下降
【答案】 C
【解析】 转基因鲤鱼是利用基因工程技术将外源基因导入鲤鱼体内,转基因鲤鱼遗传物质发生了改变,转基因鲤鱼与非转基因鲤鱼之间的差异不属于表观遗传。
5.(2025·吉林期中)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
【答案】 C
【解析】 由题图可知,酶E的作用是催化DNA甲基化;DNA半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸,没有甲基;“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”,说明环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素;DNA甲基化不改变碱基序列,但会影响生物个体表型。
　　某种小鼠体内的B基因能控制蛋白X的合成,b基因则不能。蛋白X是小鼠正常发育所必需的,缺乏时表现为侏儒鼠。如下图所示,B基因的表达受基因上游一段DNA序列(P序列)的调控:P序列甲基化后,B基因不能表达;P序列非甲基化时,B基因正常表达。P序列在精子中会重置甲基化模式,表现为非甲基化,传给子代后能正常表达,在卵细胞中也会重置甲基化模式,表现为甲基化,传给子代后不能表达。请回答下列问题。
　　(1)B基因表达过程中,遗传信息的传递方向是DNA→mRNA→蛋白质。
　　(2)基因型为Bb的雄性侏儒鼠,B基因来自其母本(填“母本”或“父本”),该侏儒鼠与基因型为Bb的多只正常雌鼠交配,子一代中侏儒鼠与正常鼠的比例是1∶1。
　　(3)提取某小鼠各种体细胞内的mRNA分子,发现有部分体细胞的mRNA与B基因探针(B基因特有的带标记的DNA片段)会形成杂交带,该结果说明体细胞的DNA可以与转录出的mRNA进行碱基互补配对;B基因在部分体细胞中选择性表达。(答出2点即可)
课时作业
(时间:30分钟　分值:57分)　　　　　　 　　　　　 　　　　　
第1～7题每题3分,第8～9题每题6分,共计33分。
基础对点练
知识点1　基因表达产物与性状的关系
1.(2025·长沙期末)研究人员通过去除基因的方式,使草鱼少了100多根肌间刺,成功培育出“无刺”草鱼。该实验说明(　　)
[A] 基因就是性状 [B] 基因控制性状
[C] 环境影响性状 [D] 性状与环境无关
【答案】 B
【解析】 研究人员去除草鱼部分基因后,草鱼的肌间刺数量发生改变,即性状发生改变,这说明基因控制性状。
2.(2025·武汉期末)兔的毛色由毛囊细胞产生的黑色素决定,黑色素分为黑色的真黑素和褐色的褐黑素两类,细胞中色素合成过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
[A] 该实例表明基因能通过控制酶的合成来控制生物性状
[B] 基因型为TtAabb与TTAAbb个体的毛色均为黑色
[C] 一只兔子的毛囊细胞和成熟红细胞中的遗传物质相同
[D] 图中信息表明性状可受到多个基因的影响
【答案】 C
【解析】 由于哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核和各种细胞器,因此,一只兔子的毛囊细胞和成熟红细胞中的遗传物质不相同。
知识点2　基因的选择性表达与细胞分化
3.(2025·三明期末)下表是某人体内的未成熟红细胞、肌细胞内的核基因及相关蛋白质的存在情况(“+”表示存在,“-”表示不存在)。下列说法正确的是(　　)
项目 血红蛋 白基因 肌动蛋 白基因 血红 蛋白 肌动 蛋白
未成熟 红细胞 + ① + -
肌细胞 + + ② +
[A] 表中①为“+”②为“-”
[B] 此表说明细胞分化导致基因的选择性表达
[C] 两种细胞中蛋白质的种类完全不同
[D] 两种细胞生理功能不同的根本原因是基因的种类不完全相同
【答案】 A
【解析】 未成熟红细胞含有所有的基因,所以①为“+”,肌细胞不会表达血红蛋白基因,所以②为“-”;题表说明细胞分化是基因的选择性表达导致的;两种细胞都发生了基因的选择性表达,其中的蛋白质的种类不是完全不同,如都含有呼吸酶;两种细胞生理功能不同的根本原因是基因的选择性表达导致了细胞的分化,两种细胞基因种类相同。
4.(2025·衡阳期末)据报道,REST蛋白能阻断MicroRNA的表达。MicroRNA是一类单链非编码的RNA,能阻止胚胎干细胞自我更新。研究发现MicroRNA中的MicroRNA21(或者称
miR21)会抑制胚胎干细胞的自我更新,与关键的自我更新调节因子Oct4、Nanog、Sox2和
cMyc的表达丧失有关。下列叙述正确的是(　　)
[A] 细胞分化只发生在胚胎期
[B] MicroRNA可能通过调控基因的翻译发挥作用
[C] 胚胎干细胞自我更新旺盛时,REST蛋白的表达量较低
[D] 关键的自我更新调节因子Oct4能抑制胚胎干细胞的自我更新
【答案】 B
【解析】 细胞分化发生在整个生命进程中;据题可知,MicroRNA是一类单链非编码的RNA,可推测其可能通过与mRNA分子形成杂交带而阻碍基因的翻译过程,即MicroRNA可能通过调控基因的翻译发挥作用;据题意知,MicroRNA能阻止胚胎干细胞自身再生,而REST蛋白能阻断MicroRNA的表达,故可推知,REST蛋白在胚胎干细胞自我更新旺盛时表达量较高;题意显示,MicroRNA中的MicroRNA21会抑制胚胎干细胞的自我更新,与关键的自我更新调节因子的表达丧失有关,即关键的自我更新调节因子Oct4能促进胚胎干细胞的自我更新。
知识点3　表观遗传
5.(2025·马鞍山期末)下列关于表观遗传的说法错误的是(　　)
[A] 表观遗传的分子生物学基础之一是DNA甲基化
[B] 表观遗传现象与外界环境关系密切
[C] 表观遗传现象中,生物表型发生变化是由于基因的碱基序列发生了改变
[D] DNA甲基化、组蛋白乙酰化等是通过影响基因表达从而使生物出现可遗传变异
【答案】 C
【解析】 表观遗传现象中,基因的碱基序列保持不变,只是在DNA甲基化、组蛋白乙酰化等因素的影响下,基因的表达发生了改变,导致生物表型发生变化。
6.(2025·福州期末)DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一,它主要发生在DNA分子中的胞嘧啶上。DNA甲基化可调控基因的活性,即DNA甲基化会抑制基因表达,非甲基化使基因正常表达。据此分析,下列有关叙述正确的是(　　)
[A] DNA甲基化和细胞分化都是不可逆转的
[B] 骨骼肌细胞中,呼吸酶基因处于非甲基化状态
[C] DNA分子结构稳定性越差,越容易发生DNA甲基化
[D] 基因高度甲基化后其表达被抑制的原因可能是DNA聚合酶不能与该基因结合
【答案】 B
【解析】 DNA甲基化是可逆的,细胞分化一般不可逆;骨骼肌细胞需要大量的能量,细胞呼吸强度大,呼吸酶基因正常表达,处于非甲基化状态;DNA分子结构稳定性差,说明DNA分子中G—C碱基对含量少,由于DNA甲基化主要发生在DNA分子的胞嘧啶上,因此DNA分子结构稳定性越差,越不易发生DNA甲基化;甲基化的基因不能与RNA聚合酶相结合,故无法转录形成mRNA,也就无法进行翻译,最终无法合成相应的蛋白质,从而抑制了基因的表达。
7.人类基因组中有数以万计的基因,但在细胞内并非所有的基因都表达,因此需要“关闭”部分基因。Rest基因编码的R蛋白能抑制其他基因的表达。R蛋白通过使组蛋白去乙酰化来抑制相关基因的表达。在动物模型实验中发现,R蛋白含量降低的动物,会出现神经兴奋活动增强以及更早死亡的现象。下列推断错误的是(　　)
[A] Rest基因可能参与细胞分化和个体发育
[B] 组蛋白的乙酰化会抑制相关基因的转录
[C] 增强Rest基因的表达可能会使神经兴奋性降低
[D] 抑制Rest基因的表达可能会导致动物寿命缩短
【答案】 B
【解析】 Rest基因编码的R蛋白能抑制其他基因的表达,而细胞分化是基因选择性表达的结果,故Rest基因可能参与细胞分化和个体发育;R蛋白通过使组蛋白去乙酰化来抑制相关基因的表达,故组蛋白的乙酰化不会抑制相关基因的转录;由题意可知,R蛋白含量降低的动物,会出现神经兴奋活动增强的现象,R蛋白是Rest基因的表达产物,故增强Rest基因的表达,可能会使神经兴奋性降低;R蛋白含量降低的动物,会出现更早死亡的现象,R蛋白是Rest基因的表达产物,故抑制Rest基因的表达,R蛋白含量会降低,可能会导致动物寿命缩短。
综合提升练
8.(2025·毕节期末)研究发现,FTO蛋白可擦除N基因mRNA的甲基化修饰,避免mRNA被Y蛋白识别并降解,从而提高了鱼类的抗病能力。下列分析正确的是(　　)
[A] 增强Y基因表达会导致细胞中N基因mRNA的数量减少
[B] N基因mRNA的甲基化水平升高会抑制N基因的转录
[C] 基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
[D] 给鱼类饲喂适量的FTO蛋白抑制剂有助于提高其抗病能力
【答案】 A
【解析】 增强Y基因表达会使Y蛋白的量增加,导致被Y蛋白识别并降解的mRNA量增加,使细胞中N基因mRNA的数量减少;N基因mRNA的甲基化水平升高会抑制N基因的翻译;基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状,此外还有基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状;据题可知,FTO蛋白可提高鱼类的抗病能力,因此给鱼类饲喂适量的FTO蛋白抑制剂会降低鱼类的抗病能力。
9.(2025·东莞期末)牵牛花的颜色主要是由花青素决定的,下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(　　)
[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] 生物体的性状由基因决定,也受环境影响
[D] 若基因①不表达,则基因②③也不表达
【答案】 D
【解析】 基因具有独立性,基因①不表达,基因②和基因③仍然能够表达。
10.(12分)囊性纤维化是一种遗传病,由一对等位基因控制,其致病机理如下图所示。请回答下列有关问题。
(1)据图分析,①过程需要　　　　　　酶参与催化反应,②过程发生的场所是　。
(2)异常CFTR蛋白在第508位缺少一个氨基酸(苯丙氨酸)的原因是 　, 缺失氨基酸后,CFTR蛋白的空间结构　　　　(填“改变”或“不变”)。
(3)囊性纤维化的实例表明,基因表达产物与性状的关系是 　。
(4)一对表型正常的夫妇生育了一个患囊性纤维化的女儿,推测CFTR基因位于　　　　　(填“常染色体”或“性染色体”)上。该夫妇第二胎生下一对表型均正常的“龙凤胎”,则这对“龙凤胎”均为携带者的概率为　　　　。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)RNA聚合　核糖体　(2)正常CFTR基因缺失了3个碱基对,成为异常CFTR基因　改变
(1分)　(3)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状　(4)常染色体(1分)　4/9
【解析】 (4)一对表型正常的夫妇生育了一个患囊性纤维化的女儿,无中生有为隐性,女儿患病,父亲正常,说明CFTR基因位于常染色体上,假设该病的相关基因用A/a表示,则该夫妇的基因型为Aa、Aa ,该夫妇第二胎生下一对表型均正常的“龙凤胎”,则这对“龙凤胎”均为携带者的概率为2/3×2/3=4/9。
11.(12分)(2025·衡阳期末)组蛋白是染色体的重要组成部分,是与核DNA紧密结合的蛋白质。乙酰化标记是组蛋白修饰的常见方式,也是DNA转录调控的重要因素,组蛋白修饰是表观遗传的重要机制。在染色质中,DNA高度缠绕压缩在组蛋白上,这一密致结构的基本单元称作核小体。核小体是含有八个组蛋白的聚合体,其上缠着略不足两圈的DNA分子。根据所学知识回答下列问题。
(1)细胞分化受阻可能是由于组蛋白发生了　　　　化。请根据表观遗传的概念来解释“组蛋白修饰是表观遗传的重要机制”这一结论:　 　。
(2)过程c中RNA聚合酶的作用是 　。
(3)染色质螺旋化为染色体时,核小体之间会进一步压缩,核小体排列紧密有利于维持　　　　
　　　　　　　。脱氧核糖核酸酶Ⅰ只能作用于核小体之间的DNA片段,结合题干信息,推测组蛋白的作用可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)重叠基因在病毒DNA、原核生物DNA、线粒体DNA中较为普遍,是指两个或两个以上的基因共用一段DNA序列,如大基因内包含小基因、前后两个基因首尾重叠。根据信息推断其意义是　 。
【答案】 (每空2分)
(1)去乙酰　组蛋白修饰后,基因的碱基序列未发生改变,但影响特定基因的表达,进而导致性状的改变,说明基因表达和表型发生了可遗传变化
(2)催化DNA双链解旋,催化核糖核苷酸聚合形成RNA
(3)染色体结构的相对稳定　防止DNA被脱氧核糖核酸酶Ⅰ水解
(4)可使有限的DNA序列包含更多的遗传信息
【解析】 (1)细胞分化是基因选择性表达的结果,组蛋白乙酰化使染色质结构松散,有利于基因的表达,若细胞分化受阻,则可能是组蛋白发生了去乙酰化。表观遗传是指组蛋白修饰后,基因的碱基序列未发生改变,但影响特定基因的表达,进而导致性状的改变,说明基因表达和表型发生了可遗传变化,故组蛋白修饰是表观遗传的重要机制。
(2)过程c为转录,转录过程需要RNA聚合酶,RNA聚合酶可催化DNA双链解旋,催化核糖核苷酸聚合形成RNA。
(3)染色质螺旋化为染色体时,核小体之间会进一步压缩,核小体排列紧密有利于维持染色体结构的相对稳定;DNA缠绕在含有八个组蛋白的聚合体上,脱氧核糖核酸酶Ⅰ只能作用于核小体之间的DNA片段,推测组蛋白的作用可能是防止DNA被脱氧核糖核酸酶Ⅰ水解,对染色体的结构起支持作用。
(4)基因重叠是指两个或两个以上的基因共用一段DNA序列,因此,基因重叠可使有限的DNA序列包含更多的遗传信息。(共50张PPT)
第2节　基因表达与性状的关系
1.举例说明基因控制生物体性状的两种方式。2.阐述基因选择性表达与细胞分化的关系。3.解释表观遗传现象。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、基因表达产物与性状的关系
1.基因对生物体性状的间接控制
(1)实质: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皱粒豌豆的形成机制。
编码 的基因被插入的DNA序列打乱→ 异常,活性大大降低→ 合成受阻,含量降低→淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。
酶的合成
淀粉分支酶
淀粉分支酶
淀粉
②人的白化病的形成机制。
编码 的基因异常→不能合成 →酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。
2.基因对生物体性状的直接控制
(1)实质:基因通过控制 直接控制生物体的性状。
酪氨酸酶
酪氨酸酶
蛋白质的结构
(2)实例:囊性纤维化的形成。
3个碱基对
苯丙氨酸
二、基因的选择性表达与细胞分化
1.生物体多种性状的形成,都是以 为基础的。
2.表达的基因的类型
(1)一类是在 中都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的,如 、ATP合成酶基因。
(2)另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因,如 、胰岛素基因。
细胞分化
所有细胞
核糖体蛋白基因
卵清蛋白基因
3.细胞分化的本质就是 。
4.细胞分化的结果:基因的选择性表达,导致来自同一生物体中不同类型的细胞中mRNA和蛋白质不完全相同,从而导致细胞具有不同的形态、结构和功能。
基因的选择性表达
三、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,叫作表观遗传。
2.类型:表观遗传的类型有DNA的 、 的甲基化和乙酰化等。
3.表观遗传现象普遍存在于生物体的 的整个生命活动过程中。
4.实例:蜂王和工蜂。
碱基序列
基因表达
表型
甲基化
组蛋白
生长、发育和衰老
四、基因与性状间的对应关系
2.生物体的性状还受 的影响。
3.基因与基因、基因与基因表达产物、 之间存在着复杂的相互作用,这种相互作用形成了一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的 。
环境条件
基因与环境
性状
判断正误
(1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(　　)
×
【提示】 基因还可以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。
(2)人白化病的成因是编码酪氨酸酶的基因异常,导致酪氨酸酶不能合成。
(　　)
√
【提示】 细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此在细胞中有的基因不表达。
(4)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有发生改变,因此生物体的性状也不会发生改变。(　　)
×
【提示】 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。
(3)在一个细胞中,所有的基因都一定表达。(　　)
×
(5)表观遗传现象比较少见,不能普遍存在于生物体的整个生命活动过程中。
(　　)
×
【提示】 表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
探究案·互动探究
任务一　分析基因表达产物与性状的关系　
下图为人体内基因对性状的控制过程,请据图回答下列相关问题。
(1)图中进行①②过程的场所分别是 、 。
(2)镰状细胞贫血的直接致病原因是 的改变。
(3)人体衰老引起白发的直接原因是图中的 。
细胞核
核糖体
血红蛋白分子结构
酪氨酸酶活性下降
「核心归纳」
基因与性状之间关系的三点提醒
(1)生物体的性状受DNA或RNA的控制,但主要通过蛋白质来体现。
(2)基因对性状的间接控制和直接控制都是通过蛋白质来起作用的,与前者相关的蛋白质一般是酶,与后者相关的蛋白质是生物体的结构物质。
「典型例题」
1.(2025·扬州期末)下图为基因的作用与性状的表现流程示意图。请据图分析,下列叙述正确的是(　　)
[A] ①过程是转录,它以DNA的两条链为模板、
四种核苷酸为原料合成mRNA
[B] ②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
[C] 囊性纤维化是基因对性状的直接控制,使得相关蛋白质的结构发生变化所致
[D] 某段DNA上发生了碱基的改变,则形成的mRNA、蛋白质一定会改变
C
【解析】 题图中①过程表示转录,其模板是DNA的一条链,原料是四种核糖核苷酸,产物是mRNA;题图中②过程表示翻译,除了需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP外,还需要tRNA;某段DNA上发生了碱基的改变,如果参与转录,则形成的mRNA一定改变,但是由于密码子的简并性,蛋白质不一定会改变。
2.某蔬菜萌发的种子经诱变,编码淀粉分支酶的基因转录出的mRNA上提前出现了终止密码子,使细胞内淀粉合成不足,引起叶的形态显著改变而成为新品种。下列叙述错误的是(　　)
[A] 新品种的mRNA翻译所得肽链比原品种的短
[B] 新品种与原品种在合成蛋白质时共用一套密码子
[C] 该实例说明基因通过控制酶的结构直接控制生物体的性状
[D] 基因指导mRNA合成的过程需要RNA聚合酶参与
C
【解析】 因为提前出现了终止密码子,所以经过诱变得到的淀粉分支酶基因转录出的mRNA翻译所得肽链比原品种的短;地球上几乎所有的生物在合成蛋白质时共用一套密码子;该实例说明基因通过控制酶的合成来影响细胞代谢,进而控制生物体的性状;生成mRNA的过程为转录过程,转录的时候需要RNA聚合酶参与。
任务二　分析细胞分化的原理　
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛B细胞,对这三种细胞的DNA和mRNA进行了检测,结果如下表。
检测的 三种 细胞 卵清蛋白基 因、珠蛋白 基因、胰岛 素基因 卵清蛋白 mRNA 珠蛋白 mRNA 胰岛素
mRNA
输卵管 细胞 +++ + - -
红细胞 +++ - + -
胰岛 B细胞 +++ - - +
注:“+”表示检测到相应的分子,“-”表示未检测到相应的分子。
(1)这三种细胞中的基因组成是否相同 它们合成的蛋白质种类是否相同
【提示】 基因组成相同。蛋白质种类不同。
(2)三种细胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因,但是每种细胞只检测到了其中一种基因的mRNA,这说明什么问题
【提示】 细胞中并不是所有的基因都会表达,基因的表达有选择性。
「典型例题」
3.同一生物体内的不同组织细胞之间,不同的是(　　)
[A] 染色体上的基因
[B] 细胞质中的tRNA
[C] 遗传密码的种类
[D] 细胞质中的mRNA
D
【解析】 同一生物体内不同组织细胞中选择性表达的基因不同,因此细胞质中的mRNA不同。
4.同一个体中,在所有细胞中都表达的一类基因,称为管家基因,只在某类细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 管家基因指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的
[B] 奢侈基因表达的产物赋予细胞特定的形态、结构和功能
[C] 所有细胞中都含有管家基因,但只有部分细胞含有奢侈基因
[D] 奢侈基因能表达说明细胞已发生了分化
C
【解析】 所有细胞中都含有管家基因和奢侈基因,奢侈基因只在特定细胞中表达。
任务三　分析表观遗传
材料1　柳穿鱼花形有左右对称和中心对称两种。柳穿鱼细胞内控制该性状的DNA序列完全相同,不同的是Lcyc基因的甲基化程度。即
科学家进行了如下实验。
材料2　下图为某种实验小鼠不同毛色的遗传分析。
(1)柳穿鱼植株A和植株B体内的Lcyc基因的碱基序列是否相同
【提示】 相同。
(2)为什么植株A和植株B的花形态结构出现差异
【提示】 柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。A、B两株柳穿鱼体内的Lcyc基因的序列相同,只是植株A的Lcyc基因在开花时表达,植株B的Lcyc基因不表达。
(3)分析材料1,F1的花为什么与植株A的相似 在F2中,为什么有些植株的花与植株B的相似
【提示】 F1获得了一个甲基化程度低的Lcyc基因和一个被高度甲基化的Lcyc基因,因此在F1开花时有可表达的Lcyc基因,能表现植株A的性状。F1自交,将产生含有甲基化程度低的Lcyc基因的配子和含有被高度甲基化的Lcyc基因的配子,两个含有高度甲基化的Lcyc基因的配子结合,产生的后代植株的花就表现出植株B的性状。
(4)小鼠毛色改变的原因是什么
【提示】 小鼠毛色的改变是因为Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。
(5)上述柳穿鱼花形和小鼠毛色遗传现象有什么共同点
【提示】 都表现为基因的碱基序列保持不变,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。
「核心归纳」
1.表观遗传的三个特点
2.表观遗传的三点注意
「典型例题」
5.下列哪项不属于表观遗传的特点(　　)
[A] 对表型的影响可遗传给后代
[B] DNA分子碱基可能连接多个甲基基团
[C] 甲基化导致DNA碱基序列发生改变
[D] 可由组蛋白的某些修饰导致
C
【解析】 表观遗传对表型的影响可以遗传给后代,使后代出现同样的表型;一段碱基序列中可能存在多个可发生DNA甲基化修饰的位点,所以DNA分子碱基可能连接多个甲基基团;甲基化不会导致DNA碱基序列发生改变,但会抑制相关基因的表达,进而对表型产生影响;除了DNA甲基化,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。
6.(2025·承德期末)一个蜜蜂群体中,蜜蜂在雌性幼虫时期持续食用蜂王浆,蜂王浆能抑制 Dnmt3基因表达合成甲基化转移酶3(Dnmt3),从而导致核DNA甲基化减少,最终发育成蜂王,而以花粉、花蜜为食的幼虫则发育成工蜂。下列分析正确的是(　　)
[A] 蜜蜂幼虫发育成成虫涉及细胞增殖、分化、衰老和凋亡
[B] 核DNA甲基化减少的细胞内相关基因的mRNA翻译水平增加
[C] Dnmt3在细胞质中经内质网和高尔基体的加工后,由核孔进入细胞核起作用
[D] Dnmt3基因表达增强的雌性幼虫食用普通花蜜也能发育成蜂王
A
【解析】 核DNA甲基化减少会导致相关基因的表达增加,但这并不一定直接说明mRNA翻译水平增加,翻译水平还受其他因素调控;Dnmt3是甲基化转移酶,主要在细胞核中起作用,不需要内质网和高尔基体的加工;根据题干信息,蜂王浆能抑制 Dnmt3基因表达,从而导致核DNA甲基化减少,进而促使幼虫发育成蜂王,因此雌性幼虫如果体内 Dnmt3基因表达增强(即增加甲基化转移酶3的合成),会导致核DNA甲基化增加,不会发育成蜂王。
思维导图
随堂检测
1.(2025·临沂期末)下列关于基因、蛋白质和性状三者关系的叙述中,错误的是(　　)
[A] 生物体的性状完全由基因决定
[B] 基因通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状
[C] 基因与性状之间不都是一一对应的关系
[D] 中心法则总结了遗传信息的传递规律
A
【解析】 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。
2.下图为人体内基因对性状的控制过程,分析可知(　　)
[A] 基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
[B] 图中①过程需要RNA聚合酶的催化,②过程不需要tRNA的协助
[C] ④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
[D] 过程①②③表明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
D
【解析】 基因1和基因2在人体的所有细胞中都同时存在;①是转录,需要RNA聚合酶的催化,②是翻译,需要tRNA的协助;④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因不同;过程①②③表明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。
3.(2025·芜湖期末)有人取同种生物的7种不同类型细胞(a～g),检测其基因1～8的表达情况,结果如图所示。下列有关图示的分析,正确的是(　　)
[A] 在基因1～8中,控制核糖体蛋白质合成的基因最有可能是基因5
[B] 若基因1～8中有一个是控制细胞呼吸酶合成的基因,则最可能是基因7
[C] 功能最为近似和差异最大的细胞分别是a与f、e与g
[D] 细胞分化使不同细胞中RNA完全不同,导致细胞的形态和功能各不相同
C
【解析】 控制核糖体蛋白质合成的基因是在所有细胞中都表达的基因,而基因2在每种细胞中都表达,所以控制核糖体蛋白质合成的基因最有可能是基因2;控制细胞呼吸酶合成的基因在每种细胞中都表达,最有可能是基因2;据题图分析,细胞a表达基因1～5,细胞f表达基因2～5,表达的相同基因最多,表达的差异基因最少,则细胞a和f功能最为近似,功能差异最大的是细胞e和g;细胞分化是基因选择性表达的结果,细胞分化使不同细胞中RNA不完全相同。
4.(2025·漯河期末)下列实例不属于表观遗传的是(　　)
[A] 柳穿鱼花因Lcyc基因甲基化导致形态结构不同
[B] 小鼠Avy基因发生甲基化修饰导致其毛色深浅不同
[C] 转基因鲤鱼与非转基因鲤鱼之间的差异
[D] 吸烟使细胞内DNA的甲基化水平升高导致精子活力下降
C
【解析】 转基因鲤鱼是利用基因工程技术将外源基因导入鲤鱼体内,转基因鲤鱼遗传物质发生了改变,转基因鲤鱼与非转基因鲤鱼之间的差异不属于表观遗传。
5.(2025·吉林期中)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,酶E的作用是催化DNA甲基化;DNA半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸,没有甲基;“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”,说明环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素;DNA甲基化不改变碱基序列,但会影响生物个体表型。
联系实际 迁移应用
某种小鼠体内的B基因能控制蛋白X的合成,b基因则不能。蛋白X是小鼠正常发育所必需的,缺乏时表现为侏儒鼠。如下图所示,B基因的表达受基因上游一段DNA序列(P序列)的调控:P序列甲基化后,B基因不能表达;P序列非甲基化时,B基因正常表达。P序列在精子中会重置甲基化模式,表现为非甲基化,传给子代后能正常表达,在卵细胞中也会重置甲基化模式,表现为甲基化,传给子代后不能表达。请回答下列问题。
(1)B基因表达过程中,遗传信息的传递方向是 。
(2)基因型为Bb的雄性侏儒鼠,B基因来自其 (填“母本”或“父本”),该侏儒鼠与基因型为Bb的多只正常雌鼠交配,子一代中侏儒鼠与正常鼠的比例是 。
(3)提取某小鼠各种体细胞内的mRNA分子,发现有部分体细胞的mRNA与B基因探针(B基因特有的带标记的DNA片段)会形成杂交带,该结果说明
。(答出2点即可)
DNA→mRNA→蛋白质
母本
1∶1
体细胞的DNA可以与转录出的mRNA进行碱基互补配对;B基因在部分体
细胞中选择性表达

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