新人教生物一轮复习学案：第24讲　基因表达与性状的关系（含答案解析）

新人教生物一轮复习学案
第24讲　基因表达与性状的关系
课标 要求 1.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现。 2.细胞分化的本质是基因选择性表达的结果。 3.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。
考点1　中心法则
概 念 落 实
1.提出者：　　　　。
2.内容图解
方 法 规 律
“三看法”判断中心法则各过程
“一看” 模板 “二看”原料 “三看”产物 生理过程
DNA 脱氧核苷酸 DNA DNA复制
核糖核苷酸 RNA 转录
RNA 脱氧核苷酸 DNA 逆转录
核糖核苷酸 RNA RNA复制
氨基酸 蛋白质（或多肽） 翻译
3.各种生物遗传信息的传递途径（填表）
生物种类 遗传信息的传递过程 典型代表
DNA病毒 T2噬菌体、天花病毒、乙肝病毒、人乳头瘤病毒
部分RNA 病毒 新冠病毒、SARS病毒、烟草花叶病毒、丙肝病毒
逆转录病毒 艾滋病病毒（HIV）、埃博拉病毒
原核、真核 生物 细菌、蓝细菌、酵母菌、霉菌等
高度分化细胞 DNARNA蛋白质 神经细胞、肝细胞等
热点2　新冠病毒的遗传
新冠病毒是一种具有单条正链RNA（＋）的冠状病毒，其RNA基因链包含5个基因片段：S蛋白基因，用于表达S蛋白的氨基酸序列；E蛋白基因，用于表达E蛋白的氨基酸序列；M蛋白基因，用于表达M蛋白的氨基酸序列；N蛋白基因，用于表达N蛋白的氨基酸序列；其他基因，用于引导下一代病毒颗粒的复制过程。新冠病毒在宿主细胞内的增殖过程如图所示，a～e表示相应的生理过程。
思考下列问题：
（1）图中　　　　　过程表示复制遗传物质；　　　　过程表示合成蛋白质，翻译过程所需的原料、rRNA和能量均来自　　　　　　。
（2）由图可见，新冠病毒的增殖过程　　　　（选填“需要”或“不需要”）逆转录酶的参与。
（3）a过程消耗的嘧啶核苷酸数与c过程消耗的嘌呤核苷酸数　　　　（选填“相等”或“不相等”）。
4.生命是物质、能量和信息的统一体
（1）DNA·錘A是　　　　的载体。
（2）蛋白质是信息的　　　　。
（3）　　　　等为信息流动提供能量。
诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）中心法则体现了遗传信息的传递和表达功能。 （　　）
（2）细胞核中的DNA复制和转录的模板相同。 （　　）
（3）编码蛋白质的基因含有遗传信息相同的两条单链。 （　　）
2.链接必修2教材P69“拓展应用”。
红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌生长，请补充其原理和机制：
抗菌药物 抗菌机制 作用原理 主要杀灭对象
红霉素 能与核糖结合，抑制肽链延伸 抑制细菌的　　　过程 链球菌
环丙沙星 抑制细菌中解旋酶活性 抑制细菌　　　　 几乎所有细菌
利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活动 抑制细菌　　　过程 结核杆菌、沙眼的病原体
金霉素 抑制tRNA与mRNA的结合 抑制细菌的　　　过程 伤寒、白痢等病原体
青霉素 抑制细菌细胞壁形成 细菌　　　　　　　死亡 除支原体外原核生物
溶菌酶 溶解细菌　　　结构 细菌渗透吸水涨破死亡 除支原体外原核生物
粘菌素类 破坏细菌　　　结构 胞内重要物质外漏 大肠杆菌等
典 题 固 法
（2022·浙江卷）“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是（　　）
A.催化该过程的酶为RNA聚合酶
B.a链上任意3个碱基组成一个密码子
C.b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连
D.该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
（2022·河北卷）关于中心法则相关酶的叙述，错误的是（　　）
A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键
B.DNA聚合酶·錘A聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成
C.在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
（2020·全国Ⅲ卷）关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是（　　）
A.遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质
B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
考向　中心法则
1.（2022·华南师大附中）如图是中心法则示意图，下列有关叙述正确的是（　　）
A.烟草花叶病毒的RNA进入烟草叶片后，通过④②过程产生新的病毒RNA
B.HIV容易发生变异，原因是①过程容易发生基因突变
C.真核细胞参与③过程的三种RNA都是通过②过程产生的
D.基因突变后其编码的蛋白质不发生改变，只与②过程有关
2.（2022·广东执信中学）奥密克戎是新冠病毒变异株，传播速度快，被世卫组织定性为“密切关注变异株”，总体风险评估为“非常高”。奥密克戎是一种单股正链RNA病毒，其装配过程如图，下列说法正确的是（　　）
A.＋RNA在奥密克戎的遗传、变异和蛋白质合成中起决定性作用
B.奥密克戎进行翻译所需rRNA、tRNA均由病毒＋RNA复制形成
C.奥密克戎进行图中的①②③④过程，体现了中心法则的全过程
D.T2噬菌体与奥密克戎的遗传物质化学组成上的区别只是碱基种类不同
解 题 指 导
　　图示是冠状病毒的复制过程，即（＋）RNA→（－）RNA→（＋）RNA，同时正链RNA还可直接作为模板合成RNA复制酶。
考点2　基因表达与性状的关系
概 念 落 实
1.基因表达产物与性状的关系
（1）基因控制性状的途径
①直接控制途径
基因　　　　　　　　 生物体的性状
②间接控制途径
基因　　　　 　　　　 生物体的性状
（2）基因控制性状的相关实例
性状实例 原因 基因控制方式
白化病 酪氨酸酶基因突变，无法合成酪氨酸酶 间接
白发 细胞　　　　，酪氨酸酶活性降低 　　　
镰状细胞贫血 控制血红蛋白基因突变，血红蛋白合成异常 直接
圆粒和皱粒豌豆 淀粉分支酶基因突变导致　　　　合成受阻 间接
囊性纤维病 氯离子的　　　　基因突变，无法运输氯离子 直接
2.基因的选择性表达与细胞分化
（1）表达基因的分类
基因类型 表达情况 典例
管家基因 　　　　　　表达 核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因
奢侈基因 　　　　　　表达 卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因等
（2）细胞分化的本质：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）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　　　　　　　　不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态、结构和功能。
3.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。
（2）时期：存在于生物体的　　　　　　　　　　的整个生命活动过程中。
（3）特点
①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。
②不变性：　　　　　　　　　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　　　　　。
（4）机制：DNA的　　　　；组蛋白的甲基化和乙酰化等。
（5）实例：①柳穿鱼花形的遗传；②某种小鼠毛色的遗传；③蜂王和工蜂；④同卵双胞胎的差异。
（6）意义：表观遗传学是连接生命衍变与环境响应的桥梁。
特 别 提 醒
（1）表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
（2）表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。
（3）表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。
4.基因与性状间的对应关系
另外，生物体的性状还受　　　　的影响。可见，基因与性状之间　　　　　　的关系。
基因与基因、　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　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。
诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状的。 （　　）
（2）在一个细胞中所含有的基因都一定会表达。 （　　）
（3）白发是由于机体无法合成酪氨酸酶，导致酪氨酸无法转化为黑色素导致。 （　　）
（4）奢侈基因是指在特定细胞中存在的基因，分化的实质就是奢侈基因特异性表达。 （　　）
（5）工蜂的发育过程中，细胞分化导致基因的选择性表达。 （　　）
（6）表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中。 （　　）
（7）由于表观遗传中DNA的碱基序列未发生变化，所以表观遗传属于不可遗传变异。 （　　）
（8）表观遗传只发生在减数分裂产生配子的过程中，能遗传给后代。 （　　）
（9）表观遗传的存在印证了拉马克“获得性遗传”学说的正确性。 （　　）
2.基因的选择性表达与　　　　　　　　　有关。基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及表达水平的高低都是受调控的，这种调控会　　　　　影响性状。
3.大多数情况下，基因与性状之间并非一一对应的关系：
（1）表型相同，基因型　　　　（选填“一定”或“不一定”，下同）相同；原因有：①如AA和Aa；② 表型模拟现象等。
（2）基因型相同，表型　　　　相同；原因有：①内外环境因素影响；②表观遗传现象等。
典 题 固 法
（2022·辽宁卷）视网膜病变是糖尿病常见并发症之一。高血糖环境中，在DNA甲基转移酶催化下，部分胞嘧啶加上活化的甲基被修饰为5'－甲基胞嘧啶，使视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化水平升高，可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常。下列叙述错误的是（　　）
A.线粒体DNA甲基化水平升高，可抑制相关基因的表达
B.高血糖环境中，线粒体DNA在复制时也遵循碱基互补配对原则
C.高血糖环境引起的甲基化修饰改变了患者线粒体DNA碱基序列
D.糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传
（2017·全国Ⅲ卷）下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是（　　）
A.两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同
B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的
C.O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的
D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的
考向1　基因表达产物与性状的关系
1.（2022·广州天河模拟）图示基因的作用与性状的表现之间的关系。下列相关的叙述中，正确的是（　　）
A.①过程与DNA复制的共同点，都是以DNA单链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行的
B.③过程直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP
C.人的镰状细胞贫血是通过蛋白质间接表现，苯丙酮尿症是通过蛋白质直接表现
D.HIV和大肠杆菌的T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程
考向2　表观遗传
2.（2023·广东六校联考）DNA甲基化是指 DNA分子胞嘧啶上共价连接一个甲基。基因组中转录沉默区常常发生甲基化。将携带甲基化和非甲基化肌动蛋白基因的重组质粒分别导入培养的肌细胞后，发现二者转录水平相同。下列推测不合理的是（　　）
A.构成染色体的组蛋白发生甲基化可能也会影响基因的表达
B.甲基化通过影响细胞分裂的过程从而影响细胞的结构和功能
C.基因启动子甲基化后，可能会影响 RNA 聚合酶的结合
D.肌细胞可能通过相关的酶移除甲基基团从而去甲基化
3.（2023·广东光明区一模）表观遗传是指细胞内基因序列没有改变，但发生DNA甲基化、组蛋白修饰等，使基因的表达发生可遗传变化的现象。表型模拟是指由环境条件的改变所引起的表型改变，类似于某基因型改变引起的表型变化的现象。下列叙述正确的是（　　）
A.表观遗传和表型模拟现象中，生物的基因碱基序列都没有发生改变
B.表观遗传一定遵循基因的分离定律，能够在亲子代间传递
C.表观遗传和表型模拟导致的性状改变都可以遗传给下一代
D.同卵双胞胎之间的差异皆是由表观遗传引起的
构核心概念
练教材长句
链接必修2教材P69。
（1）基因的表达，即　　　　　　　　　　　的过程，包括　　　　　　　　　　　　两个过程。
链接必修2教材P71正文及“图4－9”。
（2）皱粒豌豆形成的机制是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
链接必修2教材P72。
（3）生物体多种性状的形成，都是以　　　　　　　　为基础的，同一生物体中不同类型的细胞，基因都是　　　　　的。但输卵管细胞、红细胞、胰岛细胞中的蛋白质　　　　　（选填“完全相同”“完全不同”或“不完全相同”），原因是　　　　　　　　　　　　。
拎教材“冷”点
链接必修2教材P72正文及“相关信息”。
（1）囊性纤维化是一种　　　　病，患者支气管被异常黏液堵塞，患病机理是基因缺失　　　　　　导致CFTR蛋白缺少　　　　　　，该转运蛋白转运氯离子功能出现异常。
链接必修2教材P73“思考·讨论”。
（2）柳穿鱼花的Lcyc基因中多个碱基连接　　　　　导致该基因被　　　　　　，不能表达。
（3）控制小鼠黄色体毛的显性基因Avy上游有一段特殊的碱基序列，具有多个可发生　　　　　　　　的位点，甲基化程度越高，Avy基因的表达受抑制越　　　　，小鼠体色从黄色过渡到黑色。
链接必修2教材P74“与社会的联系”。
（4）表观遗传是一种可逆性的遗传，男性吸烟，精子中DNA甲基化水平　　　　　　，停止吸烟后可能会恢复正常或者降低对后代的影响。
链接必修2教材P75“思维训练”。
（5）请针对高温培养的残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇幼虫的原因提出假说，进行解释：　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第24讲　基因表达与性状的关系
考点1　中心法则
【概念落实】
1.克里克
2.逆转录　翻译
3.
＜热点2＞（1）a、c　b、e　宿主细胞　（2）不需要　（3）相等　提示：RNA是单链结构，a过程消耗的嘧啶核苷酸就是产生的RNA（－）中含有的嘌呤核苷酸数，c过程消耗的嘌呤核苷酸就是产生的RNA（＋）中含有的嘌呤核苷酸数，由于RNA（＋）和RNA（－）互补，嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸相等。
4.信息　表达产物　ATP
【诊断·加强】
1.（1）√　（2）×　（3）×
2.翻译　DNA复制　转录　翻译　渗透吸水涨破　细胞壁　细胞膜
【典题固法】
【高考典例】
例1　C　解析：分析题图，该过程以RNA为模板合成DNA单链，为逆转录过程。催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；a（RNA）链上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基，组成一个密码子，B错误；b为单链DNA，相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。
例2　C　解析：以单链DNA为模板转录合成多种RNA是转录过程，该过程不需要解旋酶，C错误。
例3　B　解析：转录形成的RNA有三种，mRNA、tRNA和rRNA，其中可以编码多肽的只有mRNA，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，所以细胞中DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，C正确。
【对点演练】
1.C　解析：图中①表示DNA分子的复制；②表示转录；③表示翻译；④表示逆转录；⑤表示RNA分子的复制。其中④和⑤过程只发生在被某些病毒侵染的细胞中。烟草花叶病毒不能逆转录，通过⑤过程产生新的病毒RNA，A错误；HIV容易发生变异，是因为HIV的遗传物质是单链RNA，容易发生突变，B错误；基因突变后其编码的蛋白质可能不发生改变，与②转录过程和③翻译过程有关，D错误。
2.A　解析：由图示可知，合成奥密克戎外壳蛋白的翻译过程在宿主细胞内，所需rRNA、tRNA均由宿主细胞的DNA转录形成，B错误；奥密克戎进行图中的①③（翻译）和②④（RNA复制）过程，体现了中心法则的部分过程，缺少DNA的复制、转录和逆转录过程，C错误；T2噬菌体与奥密克戎的遗传物质分别是DNA和RNA，化学组成上的区别是碱基种类不完全相同，五碳糖的种类不同，D错误。
考点2　基因表达与性状的关系
【概念落实】
1.（1）①蛋白质的结构　②酶的合成　代谢过程　（2）衰老　间接　淀粉　载体蛋白
2.（1）在所有细胞中都　只在某些细胞中特异性　（2）（奢侈）基因的选择性表达　（3）mRNA和蛋白质
3.（1）碱基序列　基因表达　表型　（2）生长发育和衰老　（3）②基因的碱基序列　③去甲基化　（4）甲基化
4.一个基因　一个基因　多个基因　环境条件　并非一一对应　基因与基因表达产物　基因与环境
【诊断·加强】
1.（1）√　（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×　（8）×　（9）×
2.基因的表达调控　直接
3.（1）不一定　（2）不一定
【典题固法】
【高考典例】
例1　C　解析：甲基化修饰并不改变患者线粒体DNA碱基序列，C错误；女性糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传，D正确。
例2　D　解析：高茎豌豆的子代出现高茎、矮茎两种表型，属于性状分离，是由遗传因素决定的，不是由环境决定的，D错误。
【对点演练】
1.B　解析：①过程是转录，与DNA复制的不同点是：以DNA单链为模板，在RNA聚合酶的作用下进行，A错误；苯丙酮尿症通过蛋白质间接表现，镰状细胞贫血通过蛋白质直接表现，C错误；T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌中的DNA病毒，不侵染人体细胞，D错误。
2.B　解析：组蛋白的甲基化属于表观遗传，一般会影响基因表达中的转录过程，A正确；甲基化通过影响基因的表达（一般是转录过程）从而影响生物体的性状，B错误；基因非编码区的启动子有RNA聚合酶的结合位点，C正确；携带甲基化和非甲基化的肌动蛋白基因重组质粒分别导入肌细胞，二者的转录水平相同，那么可能是肌细胞能通过相关酶去甲基化，D正确。
3.A　解析：表型模拟是指由环境条件的改变所引起的表型改变，生物的基因碱基序列没有发生改变，A正确；表观遗传不遵循经典的孟德尔分离定律和自由组合定律，B错误；表观遗传是在DNA碱基序列不变的前提下引起基因表达或表型变化的一种遗传，可以遗传，但并不稳定，表型模拟指由环境条件的改变所引起的表型改变，可能不会遗传给下一代，C错误；同卵双胞胎来自同一个受精卵，拥有相同的遗传物质，同卵双胞胎之间的差异与遗传、表观遗传、环境之间有着密切联系，D错误。
课堂小结与延伸
【构核心概念】
控制蛋白质的结构　酶的合成　选择性表达　碱基序列不变　表达
【练教材长句】
（1）基因指导蛋白质合成　（遗传信息的）转录和翻译
（2）一段外来DNA序列的插入打乱了编码淀粉分支酶基因，导致淀粉分支酶异常，活性降低，使得淀粉合成受阻，细胞内淀粉含量降低，导致不能有效保留水分，细胞失水皱缩
（3）细胞分化　相同　不完全相同　基因的选择性表达
【拎教材“冷”点】
（1）遗传　3个碱基　苯丙氨酸　（2）甲基基团　高度甲基化　（3）DNA甲基化修饰　明显　（4）明显升高　（5）果蝇翅的发育需要酶催化的反应，酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响