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第4章 基因的表达
第2节 基因表达与性状的关系
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
酶的合成
代谢过程
蛋白质的结构
细胞分化
核糖体蛋白基因
ATP合成酶基因
特异性
卵清蛋白基因
胰岛素基因
基因的选择性表达
mRNA
蛋白质
调控
碱基序列
基因表达
表型
生长、发育和衰老
DNA的甲基化
组蛋白
一个基因
一个基因
多个基因
环境条件
基因表达产物
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
浅仰芹
我仰
h
团结守纪勤学春
P序列
A基因
￥甲基化
甲基
正常表达
P序列
A基因
不能表达
基因与性状的关系
基因对性状
细胞分化与
基因的选择
表观遗传
的控制途径
性表达
酶的合成
蛋白质
概念
存在过程
的结构
控制
细胞代谢
5
3
C
G
G
C
5
甲基化
CH;
5
3
C
G
G
C
5
CH:
①豌豆的圆粒和皱粒
a.通过控制蛋白质的结构
直接控制生物体的性状
②白化病
b.通过控制酶的合成来控
制代谢过程，进而控制生
③
囊性纤维化
物体的性状第2节 基因表达与性状的关系
1．概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质实现。2．概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。 1．生命观念：根据结构和功能观，理解细胞分化的实质和表观遗传现象。2．科学思维：构建基因控制性状的模型，理解基因与性状的关系。3．社会责任：了解白化病等，关注人类健康。
一、基因表达产物与性状的关系
1．基因控制性状的两种方式
(1)基因酶的合成代谢过程生物体的性状。
(2)基因蛋白质的结构生物体的性状。
2．基因对性状的控制实例(连线)
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．基因类型
(1)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)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：基因的选择性表达。
4．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mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
5．基因的选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。
三、表观遗传
1．表观遗传
(1)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)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。
(3)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。
(4)实例：蜂王和工蜂。
问题：(P74与社会的联系)吸烟有害健康，除了会使体细胞中DNA甲基化水平升高，影响基因的表达外，还有哪些方面？
提示：含有致癌物质，烟草中含有尼古丁会使人上瘾。
2．基因与性状间的对应关系
(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。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．白化病是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状的。 ( )
2．核糖体蛋白基因几乎在所有细胞中表达。 ( )
3．同卵双胞胎具有的微小差异与表观遗传有关。 ( )
4．基因与性状的关系是简单的一一对应关系。 ( )
5．生物性状是由基因型和环境共同控制的。 ( )
6．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。 ( )
提示：1．× 白化病是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的。
2．√ 3．√
4．× 生物体的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。
5．√ 6．√
基因表达产物与性状的关系
1．基因控制性状的两种方式
方式1 方式2
实质 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 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
实例分析 囊性纤维化的病因 一般过程 豌豆种子皱缩的原因一般过程
2．体现生物性状的物质
(1)蛋白质是生命活动的主要承担者。部分结构蛋白直接参与生物体、细胞的结构组成，基因可通过控制结构蛋白的合成直接控制生物的性状。
(2)体现生物性状的部分物质的化学本质不是蛋白质，如甲状腺激素、色素、淀粉等，该类性状往往是通过基因控制酶的合成来实现的，即基因酶的合成产生该非蛋白质类物质的代谢过程控制性状。
1．人体衰老时头发会变白和白化病人头发变白是否有区别？试说明原因。
提示：二者的原理不同。衰老时头发之所以变白，是因为控制黑色素形成的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少；而白化病人是由于控制黑色素合成的酪氨酸酶基因异常，使酪氨酸酶根本无法合成，导致患者不能合成黑色素，表现为白化。
2．野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长。用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株，该突变株在基本培养基上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长，该现象说明基因是如何控制生物的性状的？
提示：突变株不能合成氨基酸甲，而氨基酸甲不能直接受基因的控制，基因是通过控制相关酶的合成来控制氨基酸甲的合成的，所以说明了基因是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的。
1．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 [人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，因此基因1和基因2可以出现在同一个细胞中；图中①过程为转录，需要RNA聚合酶的催化，②过程为翻译，需要tRNA的协助；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因结构的不同。]
2．人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症，如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，据图分析不正确的是( )
A．基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症
B．由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制
C．该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
D．基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病
C [由题图可知，基因1不正常而缺乏酶1，则苯丙氨酸只能在细胞中代谢生成苯丙酮酸，导致苯丙酮尿症，A正确；由苯丙氨酸合成黑色素需要酶1、酶2的作用即需要基因1、基因2的控制，B正确；题图体现了基因通过控制酶的合成来控制生物代谢过程，进而控制生物体的性状，C错误；基因2突变，导致酶2不能合成，从而不能形成黑色素，使人患白化病，D正确。]
基因控制生物性状的途径的判断`
(1)若生物性状直接由蛋白质体现，则应为基因控制蛋白质结构直接控制生物性状。
(2)若体现生物性状所涉及的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状”这一间接途径实现的。
基因的选择性表达与表观遗传
1．基因选择性表达的结果
(1)细胞形态的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。
(2)细胞结构的变化：细胞器的种类和数量发生变化。
(3)细胞功能的特化：执行特定的功能，如运动功能、反射功能、免疫功能等。
(4)特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。
2．表观遗传机制
(1)DNA的甲基化
基因中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，进而影响表型。
(2)构成染色体的组蛋白的乙酰化修饰
真核生物细胞核中的DNA与一些蛋白质结合在一起，带负电荷的DNA“缠绕”在带正电荷的蛋白质(如组蛋白)上，使细长的DNA卷成紧密的结构。乙酰化修饰就是用乙酰基把组蛋白的正电荷屏蔽掉。组蛋白的正电荷一旦减少，其与DNA的结合就会减弱，这部分的DNA就会“松开”，激活相关基因的转录。
3．基因与性状的关系
(1)一个基因决定一个性状(多数性状受单基因控制)。
(2)一个基因影响多个性状(如基因间相互作用)。
(3)多个基因控制一个性状(如身高、体重等)。
图解如下：
(1)生物的性状不只受基因控制，环境对性状也有影响，如后天营养和体育锻炼会影响人的身高。
(2)基因的表达产物可发生表观遗传的差异，引起生物的性状不同。
1．已知鸡的成熟红细胞能产生β珠蛋白，鸡的胰岛B细胞能产生胰岛素。为研究相应的两种细胞中是否存在相应的两种基因和基因能否表达，现分别对这两种细胞中提取的总DNA片段和总RNA片段进行检测，结果如下表。
实验组别 实验一(细胞总DNA片段) 实验二(细胞总RNA片段)
基因种类 成熟红细胞 胰岛B细胞 成熟红细胞 胰岛B细胞
β珠蛋白基因 ＋ ＋ ＋ －
胰岛素基因 ＋ ＋ － ＋
注：“＋”为检测到相应物质，“－”为未检测到相应物质。
(1)实验一和实验二的结果分别说明什么？
提示：实验一说明：两种细胞中均存在β珠蛋白基因和胰岛素基因。
实验二说明：成熟红细胞中β珠蛋白基因能表达而胰岛素基因不表达，胰岛B细胞则反之。
(2)上述两种细胞的分化是由于细胞在发育过程中某些基因被丢失所致，这种说法正确吗？说明理由。
提示：不正确。细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质并没有发生改变。
2．拟南芥生活史短，是严格的自花传粉、闭花受粉植物，其种皮颜色有黄色、褐色，受等位基因(A、a)控制。有证据表明，DNA甲基化抑制剂5—azaC对植物的生长和发育有一定作用。研究人员在培养液中添加5—azaC会使拟南芥的种皮颜色发生改变，并设计了如下实验：
实验组：黄色(添加5—azaC)F1灰色(不添加5—azaC)F2灰色
对照组：黄色(不添加5—azaC)F1黄色(不添加5—azaC)F2黄色
以上实验得出的实验结论是：______________________。
提示：加入5－azaC引起拟南芥出现的新性状(种皮颜色改变)会遗传给下一代。
1．将某人的胰岛A细胞和胰岛B细胞中的总mRNA提取出来(A－mRNA、B－mRNA)，以此为模板，在体外分别获得相应的单链DNA(A－cDNA、B—cDNA)。下列叙述不正确的是( )
A．A－mRNA与B－mRNA的不同与细胞分化有关
B．获得相应单链DNA的过程需要逆转录酶
C．A－cDNA中不含编码胰岛素的核酸序列
D．B－mRNA中指导呼吸酶合成的mRNA不能与A－cDNA形成杂交链
D [人体胰岛A细胞和胰岛B细胞具有相同的遗传信息，但遗传信息的执行情况不同，即发生了基因的选择性表达，故可以说A－mRNA与B－mRNA的不同与细胞分化有关，A正确；以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录，此过程需要逆转录酶的参与，B正确；胰岛A细胞也含有胰岛素基因，只是该基因不表达，即A－mRNA中不含指导胰岛素合成的mRNA，故A－cDNA中不含编码胰岛素的核酸序列，C正确；胰岛A细胞和胰岛B细胞中均含有呼吸酶，即A－mRNA和B－mRNA中均含有指导呼吸酶合成的mRNA，故B－mRNA中指导呼吸酶合成的mRNA可以与A－cDNA形成杂交链，D错误。]
2．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而发育成工蜂。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)。敲除Dnmt3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与幼虫取食蜂王浆有相同的效果，下列有关叙述错误的是( )
A．被甲基化的DNA片段中遗传信息发生改变，从而使生物的性状发生改变
B．蜂群中蜜蜂幼虫是否发育成蜂王可能与体内重要基因是否甲基化有关
C．DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合
D．胞嘧啶和5′ 甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对
A [从题图可以看出，DNA甲基化并没有改变DNA内部的碱基排列顺序，未改变DNA片段的遗传信息，A错误。由题干可知：Dnmt3基因某种mRNADnmt3蛋白DNA某些区域甲基化发育成工蜂，进而可推知蜜蜂幼虫是否发育成蜂王可能与体内重要基因是否甲基化有关，B正确。DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合，导致转录和翻译过程发生变化，使生物表现出不同的性状，C正确。胞嘧啶和5′ 甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对，D正确。]
随着分子遗传学的发展，“DNA甲基化影响基因表达”的研究越来越受到关注。某种小鼠体内的A基因能控制蛋白X的合成，a基因不能控制蛋白X的合成。蛋白X是小鼠正常发育必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠表现为个体较小(侏儒鼠)。A基因的表达受到A基因上游一段DNA序列(P序列)调控。P序列甲基化(胞嘧啶上添加—CH3)后，A基因不能表达；P序列非甲基化时，A基因正常表达，如图。A基因的P序列在精子中是非甲基化的，传给子代后能正常表达，在卵细胞中是甲基化的，传给子代后不能表达。
A基因的P序列甲基化导致基因控制的性状发生改变，并未改变基因中的碱基序列。结合文字信息分析和比较可知，DNA甲基化影响卵细胞中基因的表达，由此推出杂交的实验结果。
1．已知基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。DNA甲基化导致基因控制的性状发生改变。这种现象属于基因突变吗？请说明理由。(生命观念)
提示：不属于，DNA甲基化不改变基因的碱基序列。
2．某基因型为Aa的小鼠是侏儒鼠，产生该侏儒鼠的原因是什么？若纯合侏儒雌鼠与纯合正常雄鼠杂交得F1，F1雌雄个体间随机交配，则F2的表型及比例为多少？(科学思维)
提示：A基因来自卵细胞，P序列甲基化，A基因不能表达。F2的表型及比例为正常鼠∶侏儒鼠＝1∶1。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1．核心概念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。2．结论语句(1)基因控制生物性状的两种方式。①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通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(2)细胞分化的本质就是基因的选择性表达，生物体多种多样的性状都是以细胞分化为基础的。(3)一个性状可以受到多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状。
1．如图为皱粒豌豆形成的原因和囊性纤维化的病因图解。下列叙述正确的是( )
―→―→―→
―→―→―→
A．两个实例都说明基因和性状是一一对应的关系
B．用光学显微镜可观察到淀粉分支酶基因发生的变化
C．图中CFTR基因和淀粉分支酶基因都发生了改变
D．CFTR基因结构异常后无法进行转录和翻译
C [淀粉分支酶基因说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物的性状，CFTR基因说明基因通过控制蛋白质直接控制生物的性状，A错误；光学显微镜不能观察到基因突变，B错误；图中淀粉分支酶基因插入了外来DNA序列，CFTR基因缺失了3个碱基，二者都发生了基因突变，C正确；CFTR基因结构异常但仍能进行转录和翻译，只是翻译出的蛋白质功能异常，D错误。]
2．关于表观遗传的理解，下列说法正确的是( )
A．DNA的甲基化与环境因素无关
B．DNA的甲基化影响基因的翻译过程
C．表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律
D．DNA的甲基化导致基因的碱基序列改变
C [环境因素会影响DNA的甲基化，A项错误；DNA的甲基化影响基因的转录过程，B项错误；表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律，C项正确；DNA的甲基化不会导致基因的碱基序列改变，D项错误。]
3．细胞分化是基因选择性表达的结果，下列关于基因的选择性表达叙述正确的是( )
A．不同的体细胞中表达的基因完全不同
B．基因的“沉默”可能与转录、翻译有关
C．去除细胞中不表达的基因，不影响细胞的全能性
D．在受精卵中，所有的基因都处于表达状态
B [不同的体细胞中表达的基因部分相同，如细胞呼吸相关酶基因都表达，A错误；基因的“沉默”影响基因的转录、翻译，B正确；细胞具有全能性的根本原因是细胞中含有该生物体的全套遗传物质，若去除部分基因，则一定会影响细胞的全能性，C错误；在受精卵中，并非所有的基因都处于表达状态，如唾液淀粉酶基因、胃蛋白酶基因等在受精卵中不表达，D错误。]
4．下列有关基因、性状和环境的叙述，错误的是( )
A．同一株水毛茛的不同叶型现象表明性状受环境因素影响
B．患红绿色盲夫妇生的孩子均为色盲，说明该性状是由遗传因素决定的
C．长翅果蝇的幼虫在35 ℃下培养都是残翅，可能与温度影响酶活性有关
D．基因型相同的个体表型都相同，表型相同的个体基因型可能不同
D [同一株水毛茛的不同叶型现象表明性状受遗传物质和环境因素共同影响，A正确；患红绿色盲夫妇生的孩子均为色盲，是由于父母将色盲基因传递给孩子，说明该性状是由遗传因素决定的，B正确；长翅果蝇的幼虫在35 ℃下培养都是残翅，可能因温度高，改变了果蝇幼虫体内酶的活性，影响了果蝇的代谢，使果蝇的长翅转变为残翅，C正确；表型是基因型和环境条件共同作用的结果，因此基因型相同的个体表型不一定相同，表型相同的个体基因型可能不同，如AA和Aa均表现为显性，D错误。]
5．纯种黄色体毛(HH)小鼠与纯种黑色体毛(hh)小鼠杂交，子一代小鼠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。研究表明，H基因上有一段特殊的碱基序列，该序列有多个位点可发生甲基化修饰(如图所示)。当没有发生甲基化时，H可正常表达，小鼠为黄色。反之，H基因表达就受到抑制，且发生甲基化的位点越多，基因表达被抑制的效果越明显。结合上述信息，回答下列问题：
(1)纯种黄色体毛(HH)小鼠与纯种黑色体毛(hh)小鼠杂交，正常情况下子一代小鼠的基因型都是__________，但表型不同，说明了表型是______________共同作用的结果。
(2)基因型是Hh的小鼠体毛的颜色随H基因发生甲基化的________的增多而加深(黑)，使生物呈现不同的表型，在甲基化过程中，H基因的________保持不变，但基因________发生可遗传变化，这种遗传叫________。
(3)基因对性状的控制实际上是通过基因与基因、基因与基因________、基因与环境之间存在复杂的相互作用，形成了一个错综复杂的________，精细地调控着生物体的性状。
[解析] (1)亲本的基因型是HH和hh，子代的基因型是Hh，基因型相同但是表型不同，这说明表型是基因型和环境共同作用的结果。
(2)H基因上有一段特殊的碱基序列，该序列有多个位点可发生甲基化修饰(如图所示)，小鼠体毛的颜色随H基因发生甲基化位点的增多而加深(黑)，使生物呈现不同的表型，在甲基化过程中，H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。
(3)基因对性状的控制实际上是通过基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用，形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
[答案] (1)Hh 基因型和环境 (2)位点 碱基序列 表达和表型 表观遗传 (3)表达产物 网络
13/13课时分层作业(13) 基因表达与性状的关系
题组一 基因表达产物与性状的关系
1．下列有关基因控制生物性状的实例分析，属于直接通过控制结构蛋白合成来控制生物体性状的是( )
A．白化病 B．苯丙酮尿症
C．囊性纤维化 D．豌豆粒形
C [白化病、苯丙酮尿症、豌豆粒形都是基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物体的性状，A、B、D不符合题意；囊性纤维化属于基因直接通过控制结构蛋白合成来控制生物体的性状，C项符合题意。]
2．形成果蝇红眼的直接原因是红色色素的形成，而红色色素的形成需要经历一系列生化反应，每一个反应所涉及的酶都与相应的基因有关，科学家只将其中一个基因突变而导致红眼不能形成的基因命名为红眼基因。下列叙述错误的是( )
A．果蝇的红眼基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制红眼性状
B．果蝇红眼性状的形成，说明基因与性状的关系并不都是简单的一一对应关系
C．果蝇细胞内形成红色色素的一系列生化反应遵循中心法则
D．红眼基因正常是形成红眼的必要而非充分条件
C [红眼的红色色素不是核酸或蛋白质，其合成不遵循中心法则，C错误。]
3．下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出的是( )
基因① 基因② 基因③ 基因④
↓ ↓ ↓ ↓
酶① 酶② 酶③ 酶④
↓ ↓ ↓ ↓
N—乙酸鸟氨酸―→鸟氨酸―→瓜氨酸―→精氨酸琥珀酸―→精氨酸
A．一种物质的合成只受一个基因的控制
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸
B [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。由题干中的示意图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制。基因具有一定的独立性，基因②不表达时，基因③和④仍可表达，只是无法合成精氨酸。若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。]
4．下列有关基因、性状和环境的叙述，错误的是( )
A．黄豆芽在光照下变成绿色，这种变化是由环境造成的
B．双眼皮夫妇的子代有双眼皮和单眼皮，说明该性状由环境决定
C．“牝鸡司晨”现象表明性别受遗传物质和环境因素的共同影响
D．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
B [黄豆芽变成绿色的原因是在光照条件下形成了叶绿素，这种变化是由环境造成的，A正确。双眼皮夫妇的子代有双眼皮和单眼皮，是性状分离的结果，不能说明该性状由环境决定，B错误。“牝鸡司晨”是指原来下过蛋的母鸡，由于体内雄性激素分泌过多，逐渐变成公鸡，长出公鸡的羽毛，发出公鸡的啼声，这种现象称为性反转，性反转现象表明性别受遗传物质和环境因素的共同影响，C正确。基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受到多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状，D正确。]
5．根据以下材料：
①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花；③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花。分析下列有关基因型和表型相互关系的说法，错误的是( )
A．由材料①②可知生物的性状表现是由基因型决定的
B．由材料①③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同决定的
C．由材料②③可知环境影响基因型的表达
D．由材料①②③可知生物的性状表现是由基因型和环境共同作用的结果
B [①和②、②和③实验中，都只有一个变量，可以得出结论。而①和③温度和基因型都不同，所以不能判断性状表现是由温度还是由基因型决定的，或是由它们共同决定的。]
6．果蝇的翅有长翅和残翅两种，分别由基因A和a控制。遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃，将孵化后4～7 d的长翅果蝇幼虫放在35～37 ℃的环境中处理6～24 h后，得到了一些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。请回答下列问题：
(1)果蝇的长翅和残翅是一对________性状。控制这一性状的基因互为________。
(2)长翅果蝇幼虫经处理后得到的残翅果蝇的遗传物质________(填“发生”或“未发生”)改变，因为___________________________________________
________________________________________________________________。
(3)温度影响果蝇翅的发育，主要是因为温度影响果蝇发育过程中________的活性。而这种物质又是由基因经________________________过程合成的。
(4)此实验说明生物的性状是由____________控制的。
[解析] (1)果蝇的残翅和长翅是一对相对性状，由一对等位基因控制。(2)残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍为长翅果蝇，这说明长翅果蝇经处理后得到残翅果蝇的过程中遗传物质未发生改变。(3)果蝇翅的发育过程需要酶的催化作用，而温度又影响酶的活性，所以温度升高会影响果蝇翅的发育。酶又是由基因经转录和翻译得到的。(4)由题意可知，生物的性状是基因和环境共同作用的结果。
[答案] (1)相对 等位基因 (2)未发生 这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇 (3)酶 转录和翻译 (4)基因和环境共同
题组二 基因的选择性表达与细胞分化
7．细胞中的一类基因是维持生存的、在所有细胞中都表达的基因；另一类基因是选择性表达的基因。如图是能产生抗体A的细胞，关于该细胞中标出的三个基因的开闭状态，下列说法正确的是( )
A．其中有一个是打开的，即抗体A基因
B．其中有两个是打开的
C．其中有一个是打开的，即ATP合成酶基因
D．三个都是打开的
B [ATP合成酶基因是维持生存的基因，在所有细胞中都表达，所以是打开的；该细胞能产生抗体A，所以抗体A基因是打开的；胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，在其他细胞中是关闭的。故选B。]
8．下列有关基因表达的叙述，正确的是( )
A．基因通过控制蛋白质的合成而使遗传信息得到表达
B．细胞中的基因都通过控制蛋白质的合成进行了表达
C．蛋白质合成旺盛的体细胞中，核DNA多，mRNA也多
D．细胞出现生理功能上稳定的差异，根本原因是合成了特定的蛋白质
A [基因通过控制蛋白质的合成而使遗传信息得到表达，A项正确；细胞中的基因不一定通过控制蛋白质的合成进行表达，如转录形成tRNA和rRNA的基因，B项错误；蛋白质合成旺盛的体细胞中，核DNA不变，mRNA量增多，C项错误；成熟细胞中的基因进行了选择性表达是细胞出现生理功能上稳定差异的根本原因，直接原因是合成了特定的蛋白质，D项错误。]
9．柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。如图所示两株体内Lcyc基因序列相同的柳穿鱼植株A和植株B，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。下列说法正确的是( )
植株A 植株B
A．柳穿鱼的叶肉细胞内不存在Lcyc基因
B．两株柳穿鱼体内的Lcyc基因表达时期相同
C．两植株杂交，F1自交的F2中没有与植株B相似的花
D．植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化了
D [植株A和植株B体内含有Lcyc基因，说明叶肉细胞内存在Lcyc基因，A错误；柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关，但由于基因的选择性表达，Lcyc基因表达时期不一定相同，B错误；两植株杂交，F1自交的F2会出现性状分离，可能存在与植株B相似的花，C错误；植株B的Lcyc基因不表达，可能的原因是Lcyc基因高度甲基化，不能与RNA聚合酶结合，故无法进行转录产生mRNA，也就无法进行翻译最终合成Lcyc蛋白，D正确。]
10．经典遗传学认为生物的变异是由于DNA碱基序列改变导致的，而表观遗传学是生物体基因的碱基序列保持不变，但表型改变的现象。下列不能用表观遗传进行解释的是( )
A．遗传信息组成相同的同卵双胞胎，患某种遗传病的可能性相似
B．两株柳穿鱼的花形态结构不同，但该性状相关基因的序列相同
C．由于喂食导致体型变化的线虫所生后代不接触该食物，但体型仍为变化后的体型
D．基因型相同的蜂王和工蜂，两者在体型、寿命、功能等方面存在差异
A [遗传信息组成相同的同卵双胞胎，患某种遗传病的可能性相似属于经典遗传学的范畴，A符合题意；柳穿鱼基因的序列相同，但花的形态结构不同，是由于环境改变引起的，属于表观遗传学的范畴，B不符合题意；由于喂食不同导致体型变化的线虫，其后代没有接触该食物，但体型仍为变化后的体型，是由于食物导致的变异，所以属于表观遗传学的范畴，C不符合题意；基因型相同的蜂王和工蜂，由于成长环境不同，两者在体型、寿命、功能等方面存在差异，属于表观遗传学的范畴，D不符合题意。]
11．果蝇的灰体(B)对黑体(b)为显性，用含某种添加剂的食物喂养果蝇，所有果蝇都是黑体。不考虑其他因素影响，下列有关果蝇的体色与基因型的关系的叙述，错误的是( )
A．食物中不含添加剂时，基因型相同的果蝇体色相同
B．食物中不含添加剂时，基因型不同的果蝇体色可能相同
C．若黑体果蝇甲×黑体果蝇乙→F1全部为灰体果蝇，则甲、乙的基因型均不可能为bb
D．果蝇的体色受基因控制，同时还受环境因素的影响
C [由题意分析可知，食物中不含添加剂时，基因型相同的果蝇体色相同，A正确；食物中不含添加剂时，基因型不同的果蝇体色可能相同，基因型为BB和Bb的果蝇均表现为灰体，B正确；当亲本中甲的基因型为bb，乙的基因型为BB，且乙用含某种添加剂的食物喂养时，甲、乙均表现为黑体，当F1的食物中不含添加剂时，F1全部表现为灰体，C错误；果蝇的体色受基因控制，也受环境因素的影响，D正确。]
12．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。下列推断不合理的是( )
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
B [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，A正确；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，B错误；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，R蛋白是Rest基因的表达产物，能抑制其他基因的表达，故增强Rest基因的表达，可能会使神经兴奋性降低，C正确；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，D正确。]
13．黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因中二核苷酸(CpG)的胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)，已知甲基化不影响DNA复制。下列有关分析不正确的是( )
A．F1体色的差异可能与A基因甲基化程度有关
B．碱基甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合
C．碱基甲基化不影响遗传信息在前后代间的传递
D．A基因中的碱基甲基化引起了基因中碱基序列的改变
D [F1(Aa)不同个体出现了不同体色，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，A基因中二核苷酸(CpG)的胞嘧啶有不同程度的甲基化，这表明F1体色的差异可能与A基因甲基化程度有关，A正确；甲基化的CpG可能会影响RNA聚合酶与该基因的结合，B正确；碱基甲基化不影响DNA复制过程，故碱基甲基化不影响遗传信息在前后代间的传递，A基因中的碱基甲基化也不会引起基因中碱基序列的改变，C正确、D错误。]
14．科学家通过研究分离出了能够控制昼夜节律的P基因，它能够编码P蛋白。另外发现，D基因编码的D蛋白能够减缓P蛋白在细胞中的积累；T基因编码的T蛋白与P蛋白结合后进入细胞核，能够调节P基因的表达。下列叙述正确的是( )
A．在同一生物体内，P基因只存在于特定的细胞中
B．P蛋白通过核孔从细胞核转移到细胞质中
C．P蛋白在细胞质中积累从而抑制细胞核内P基因的表达
D．由题干信息可知，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系
D [同一生物体内所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，故P基因存在于所有的细胞中，A错误；P蛋白是在核糖体中合成的，从细胞质穿过核孔进入细胞核，B错误；P蛋白进入细胞核调节P基因的表达，通过反馈调节P蛋白在细胞核中积累会抑制细胞核内P基因的表达，C错误；由题干信息可知，昼夜节律与多个基因有关，故基因与生物性状之间并不是简单的一一对应关系，D正确。]
15．遗传印记是因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基化是遗传印记重要的方式之一。印记是在配子发生过程中得以维持，在个体发育过程中得以维持，在下一代配子形成时印记重建。如图为遗传印记对转基因鼠的 Igf2基因(存在有功能型A和无功能型a两种基因)表达和传递影响的示意图，被甲基化的基因不能表达。
(1)雌配子中印记重建后，A基因碱基序列________，表达水平发生可遗传变化的现象叫做________。
(2)由图中配子形成过程中印记发生的机制，可以断定亲代雌鼠的A基因来自它________(填“父方”或“母方”或“不确定”)，理由是______________
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(3)亲代雌、雄鼠的基因型均为Aa，但表型不同，原因是______________
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(4)亲代雌鼠与雄鼠杂交(基因型均为Aa)，子代小鼠的表型及比例为
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[解析] (1)遗传印记是对基因进行甲基化，影响其表达，碱基序列并没有改变，故雌配子中印记重建后，A基因碱基序列保持不变，表达水平发生可遗传变化的现象叫做表观遗传。
(2)由图中配子形成过程中印记发生的机制可知，雄配子中印记重建去甲基化，雌配子中印记重建甲基化，雌鼠的A基因未甲基化，可以断定亲代雌鼠的A基因来自它父方。
(3)亲代雌、雄鼠的基因型均为Aa，但表型不同，原因是体细胞里发生甲基化的等位基因不同，且甲基化的基因不能表达。
(4)亲代雌鼠基因型为Aa，产生配子为甲基化A′∶甲基化a′＝1∶1，雄鼠基因型为Aa，产生的配子为未甲基化A∶未甲基化a＝1∶1，子代小鼠基因型及比例为AA′(生长正常鼠)∶Aa′(生长正常鼠，)∶A′a(生长缺陷鼠)∶aa′(生长缺陷鼠)＝1∶1∶1∶1，即子代小鼠的表型及比例为生长正常鼠∶生长缺陷鼠＝1∶1。
[答案] (1)保持不变 表观遗传 (2)父方 雄配子中印记重建去甲基化，雌配子中印记重建甲基化，雌鼠的A基因未甲基化 (3)体细胞里发生甲基化的等位基因不同，且甲基化的基因不能表达 (4)生长正常鼠∶生长缺陷鼠＝1∶1
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