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第28讲 基因表达与性状的关系
必修2 遗传与进化
第五单元 遗传的分子基础
1．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表现。
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。
一、基因控制生物性状的间接途径
1．方式(用文字和箭头表示)：基因________ _________生物体的性状。
考点1 基因表达产物与性状的关系
酶的合成
代谢过程
2．实例
(1)白化病致病机理
黑色素
(2)豌豆的圆粒和皱粒的形成机理
正常
正常
基因突变
基因重组
异常
降低
正常
高
受阻
降低
失水
二、基因控制生物性状的直接途径
1．方式：基因____________生物体的性状。
蛋白质的结构
2．实例(囊性纤维化与镰状细胞贫血)
3个
A-T
T-A
缬氨酸
镰刀状
溶
血性贫血
缺失
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。 ( )
提示：豌豆产生圆粒或皱粒的实例说明基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，间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。 ( )
提示：人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。患者由于基因异常而无法合成酪氨酸酶，不能合成黑色素，从而表现出白化症状。
×
×
3．基因表达的产物不可以参与基因的表达。 ( )
提示：如RNA聚合酶就是基因表达的产物，其参与基因的转录过程。
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。 ( )
提示：基因指导合成的终产物不一定都是蛋白质，也可能是RNA等。
×
×
油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。
(1)据图甲分析，写出提高油菜产油量的基本思路：_________________________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)图乙表示基因B，α链是转录链，经诱导β链也能转录，诱导基因B的β链转录后，提高了产油量，原因是________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)该过程体现了基因控制性状的途径是________________________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：(1)抑制酶b合成(或降低酶b活性)，促进酶a合成(或提高酶a活性)
(2)基因B的β链转录的mRNA与α链转录的mRNA互补配对成双链RNA，双链RNA不能与核糖体结合，不能翻译出酶b，而酶a正常合成，因此生成油脂的量增多
(3)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
考向 基因的表达产物与性状的关系
1．(链接人教版必修2 P71图4-9、P72正文)如图1、2为皱粒豌豆形成原因和囊性纤维化病因的图解。下列叙述正确的是( )
A．淀粉分支酶基因与外来DNA序列发生了基因重组
B．图中CFTR基因和淀粉分支酶基因都发生了基因突变
C．淀粉分支酶基因发生的结构变化可以用显微镜观察
D．CFTR基因结构异常后无法进行转录和翻译
√
B [由题图可知，插入外来DNA序列后，淀粉分支酶基因结构异常，从这一结果上来看，基因结构改变是发生了基因突变，而不是基因重组，A错误；CFTR基因发生了碱基缺失，使基因结构改变，同样属于基因突变，B正确；基因突变不能在显微镜下观察到，C错误；由图中信息CFTR基因结构异常，合成的CFTR蛋白功能异常可知，CFTR基因结构异常后并不影响转录和翻译的进行，D错误。]
2．(链接人教版必修2 P78非选择题T2)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
√
D [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正确；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，C正确；题图体现了基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，D错误。]
一、基因的选择性表达与细胞分化
1．生物多种性状形成的基础
________。
考点2 基因的选择性表达和表观遗传
细胞分化
2．表达的基因的分类
在细胞中的表达情况 举例
在所有细胞中都表达，指导合成的蛋白质是维持细胞____________所必需的 如ATP合成酶基因、_____________
只在某类细胞中特异性表达，即__________ 如卵清蛋白基因、胰岛素基因
基本生命活动
核糖体蛋白基因
选择性表达
3．细胞分化的本质
________________。基因的选择性表达与______________有关。
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的_______和______不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
5．细胞分化的标志
(1)分子水平：合成了某种细胞特有的______，如唾液淀粉酶、胰岛素等。
(2)细胞水平：形成不同种类的____。
基因的选择性表达
基因表达的调控
mRNA
蛋白质
蛋白质
细胞
二、基因表达的调控和表观遗传
1．基因表达的调控直接影响性状
开花
抑制
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。
(2)实例
①柳穿鱼花的形态结构遗传
碱基序列
基因表达
表型
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
aa
黄色与黑色
③蜂王和工蜂的发育由来问题
(3)机制：DNA______，构成染色体的组蛋白发生______、______等修饰。
(4)特点：①DNA序列____；②可遗传给后代；③受____影响、可逆性。
甲基化
甲基化
乙酰化
不变
环境
3．基因与性状间的对应关系
在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的________的关系。
(1)生物的有些性状可以受到________的影响，如人的身高。
(2)一个基因也可以影响____性状，如水稻中的Ghd7基因。
(3)生物的性状还受环境条件的影响。一般来说，性状是____和____共同作用的结果。
一一对应
多个基因
多个
基因
环境
(人教版必修2 P75思维训练)果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31 ℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。对这一现象的解释是______________________________________________________________________________________________________________________________。
提示：表型是基因型和环境共同作用的结果，不同的环境，比如温度，可以影响细胞内多种酶的活性，这些酶很可能参与了果蝇幼虫的发育，所以当温度改变时，果蝇的表型也发生改变
1．细胞的分化导致基因选择性表达，产生新的蛋白质，细胞具有新的功能。 ( )
提示：基因选择性表达导致细胞分化。
2．DNA的甲基化仅通过影响翻译过程进而影响表型。 ( )
提示：甲基化会导致基因型不变而表型改变，即改变发生在转录和翻译的过程中，所以DNA的甲基化可能会导致甲基化的基因不能与RNA聚合酶结合，影响转录过程，进而影响表型。
×
×
3．表观遗传不是由基因的碱基序列改变引起的，都能遗传给后代。 ( )
提示：表观遗传中生物体基因的碱基序列没有发生改变，但基因表达和表型发生了可遗传的变化，但若发生在体细胞中，则一般不能遗传给后代。
4．表观遗传现象是偶然现象，比较少见。 ( )
提示：表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的生命过程中。
5．某些性状由多个基因共同决定，有的基因可能影响多个性状。 ( )
×
√
×
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)据上述研究分析，蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因是什么？
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)结合上述信息分析：DNA甲基化是基因突变吗？
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)DNA甲基化常发生于DNA的C—G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什么？
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
提示：(1)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Dnmt3蛋白，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
(2)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，基因突变会导致基因的碱基序列发生改变。因此，DNA甲基化不是基因突变
(3)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，影响了相关性状的表达
考向1 基因的选择性表达
1．(链接人教版必修2 P72思考·讨论拓展)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
√
B [ACC合成酶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明显，A错误；植物的所有细胞中都含有该基因，C错误；果实中该基因表达水平高于叶片，不能说明前者的分化程度高于后者，D错误。]
考向2 表观遗传
2．(链接人教版必修2 P74图4-10、正文)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 [由图可知，酶E的作用是催化DNA甲基化，A错误；DNA半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸，没有甲基，B错误；题干信息“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，C正确；DNA甲基化不改变碱基序列，但会影响生物个体表型，D错误。]
3．(链接人教版必修2 P74相关信息)图示果蝇细胞中基因沉默蛋白(PcG)的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是( )
A．PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，抑制了基因表达
B．细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起
C．DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录
D．图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制
√
D [PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，影响RNA聚合酶与DNA分子的结合，抑制了基因表达，A正确。细胞增殖失控可由基因突变(如原癌基因和抑癌基因发生突变)引起；根据题意“基因沉默蛋白(PcG)的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤”可知，细胞增殖失控也可由染色质结构变化引起，B正确。DNA和组蛋白的甲基化修饰属于表观遗传，都能影响细胞中基因的转录，C正确。原核细胞没有染色质，D错误。]
体验真题 感悟高考 · 有章可循
√
1．(2024·广东卷)研究发现，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfhl的表达，导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于( )
A．基因突变 B．染色体变异
C．基因重组 D．表观遗传
D [由题意可知，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfhl的表达，导致肿瘤形成，即基因型未发生变化而表型却发生了改变，因此驱动此肿瘤形成的原因属于表观遗传，A、B、C错误，D正确。]
2．(2024·贵州卷)大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型，仅细胞Ⅰ能合成催乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素。下列叙述错误的是( )
A．甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录
B．氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化
C．处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素
D．该基因甲基化不能用于细胞类型的区分
√
D [由题意可知，细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化，导致仅细胞Ⅰ能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录，A正确；细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化，B正确；甲基化可以遗传，同理，细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，这一特性也可遗传，所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，C正确；题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化划分的，D错误。]
3．(2024·海南卷)某种鸟的卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰。成熟雌鸟产生的雌激素可将此甲基化去除，雄鸟因缺乏雌激素仍保持高度甲基化。下列有关叙述正确的是( )
A．卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，在雄鸟中表达受到抑制
B．卵黄蛋白原基因转录出的mRNA中，含有甲基化区域序列的互补序列
C．该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，体内均无卵黄蛋白原
D．卵黄蛋白原基因的乙酰化和甲基化均可产生表观遗传现象
√
A [启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于驱动基因的转录，分析题意可知，某种鸟的卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰，成熟雌鸟产生的雌激素可将此甲基化去除，雄鸟因缺乏雌激素仍保持高度甲基化，卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，在雄鸟中表达受到抑制，A正确；启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于驱动基因的转录，因为启动子区域在转录时不作为模板链，故转录出的mRNA中不含有甲基化区域序列的互补序列，B错误；该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，成熟雌鸟中有卵黄蛋白原，C错误；除了DNA的甲基化，组蛋白的甲基化和乙酰化(而非基因乙酰化)修饰也可产生表观遗传现象，D错误。]
4．(2024·天津卷)环境因素可通过下图所示途径影响生物性状。有关叙述错误的是( )
√
A．①可引起DNA的碱基序列改变
B．②可调节③水平的高低
C．②引起的变异不能为生物进化提供原材料
D．④可引起蛋白质结构或功能的改变
C [①诱变可引起DNA的碱基序列改变，产生新基因，A正确；②甲基化修饰DNA的启动子，RNA聚合酶不能结合在启动子上，使③转录过程无法进行，故②可调节③水平的高低，B正确；②引起的变异为DNA甲基化，属于表观遗传，是可遗传变异，能为生物进化提供原材料，C错误；④环境因素如温度、pH可影响蛋白质空间结构，结构决定功能，功能也会随之改变，D正确。]
5．(2025·河南适应性考试)由mRNA逆转录产生的单链DNA称为第一链cDNA，以第一链cDNA为模板合成的单链DNA称为第二链cDNA。下列叙述正确的是( )
A．第一链cDNA可以单独作为PCR反应体系的模板
B．第一链cDNA与其模板mRNA序列互补、方向相同
C．第二链cDNA不能与转录该mRNA的DNA进行杂交
D．第二链cDNA与其模板mRNA的碱基序列和组成均相同
√
1．(2024·安徽亳州一中月考)如图所示为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是( )
课时数智作业(二十八) 基因表达与性状的关系
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
A．①②和⑦⑥都表示基因的表达过程，但发生在不同细胞中
B．由题中信息判断基因1和基因2的遗传一定遵循自由组合定律
C．生物体中一个基因只能决定一种性状
D．⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成，直接控制生物体的性状
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
A [由题图可知，①和⑦表示转录，②和⑥表示翻译，基因的表达包括转录和翻译，图中的血红蛋白的形成只发生在红细胞中，酪氨酸酶在皮肤和眼睛等组织细胞中表达，A正确；仅由题中信息不能确定基因1和基因2的遗传是否遵循自由组合定律，因为仅由题中信息不能确定这两个基因是否位于同一对同源染色体上，B错误；生物体中一个基因可以参与控制多种性状，C错误；⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
2．(2024·四川泸州期末)生物体多种性状的形成，与生物体内不同细胞中基因进行选择性表达产生的蛋白质有关。下列有关基因表达与性状的关系的叙述，正确的是( )
A．豌豆圆粒与皱粒性状的形成说明基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物性状
B．人的白化症状是由缺少酪氨酸酶引起的，属于基因直接控制生物性状的实例
C．大多数囊性纤维化是由患者体内编码CFTR蛋白的基因突变引起的，属于基因直接控制生物性状的实例
D．同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸在水中的叶形态不同，说明这株水毛茛中不同形态叶片中的基因不同
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
C [皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了淀粉分支酶基因，导致淀粉分支酶出现异常，导致细胞内淀粉含量降低，说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状，A错误；人的白化症状是由缺少酪氨酸酶引起的，是基因间接控制生物性状的实例，B错误；大约70%囊性纤维化是由患者体内编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基对，导致CFTR蛋白结构异常所致，是基因直接控制生物性状的实例，C正确；同一株水毛茛由同一个细胞分裂分化而来，基因相同，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶形态不同，说明生物性状受环境影响，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
3．(2024·陕西榆林开学考试)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环境决定的
C．由材料②③可知环境影响基因型的表现
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
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
B [①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花，①②的自变量是基因型，可推知生物的性状表现是由基因型决定的，A正确；①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花，③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花，①③的变量有2个，所以无法推知生物性状表现是由环境决定的，B错误；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花，③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花，②③的自变量是温度，可推知环境(温度)影响基因型的表现，C正确；由①②③可知生物的性状表现是由基因型(①②对比)和环境(②③对比)共同作用的结果，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
4．(2024·湖北武汉期末)一种名为粗糙脉孢菌的真菌细胞中精氨酸的合成途径如图所示，其中精氨酸是细胞生活的必需物质，而鸟氨酸等中间代谢产物都不是必需物质。下列有关叙述错误的是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
A．通常情况下，基因是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列
B．基因可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
C．若某种粗糙脉孢菌突变体只能在添加了精氨酸的培养基上生长，则一定是基因4发生了突变
D．基因与基因之间存在着复杂的相互作用
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
C [若某种粗糙脉孢菌突变体只能在添加了精氨酸的培养基上生长，不一定是基因4发生了突变，也可能是基因1或基因2或基因3发生了突变。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
5．(2024·广西适应性测试)启动子中CpG岛上的胞嘧啶发生甲基化修饰，会使启动子区高度螺旋化，还会导致( )
A．相关基因的表达受到影响
B．CpG岛的甲基化引发基因突变
C．相关基因编码区的碱基序列改变
D．单链中相邻的CG碱基之间氢键断裂
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
A [启动子发生了甲基化修饰，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，不利于RNA聚合酶与被甲基化修饰的启动子结合，影响相关基因的转录，最终影响基因的表达，但并不改变基因编码区的碱基序列，A正确，B、C错误；被甲基化的DNA单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接，而是通过“－脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖－”连接，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
6．(2024·浙江1月卷)某种蜜蜂的蜂王和工蜂具有相同的基因组。雌性工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，若喂食蜂王浆，也能发育成为蜂王。利用分子生物学技术降低 DNA 甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜和花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王。下列推测正确的是( )
A．花蜜花粉可降低幼虫发育过程中DNA的甲基化
B．蜂王DNA的甲基化程度高于工蜂
C．蜂王浆可以提高蜜蜂DNA的甲基化程度
D．DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
D [降低 DNA 甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜和花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王，说明甲基化不利于其发育成蜂王，而工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，不会发育成蜂王，因此花蜜和花粉可增强幼虫发育过程中DNA的甲基化，A错误；甲基化不利于其发育成蜂王，故蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂，B错误；蜂王浆可以降低蜜蜂DNA的甲基化程度，使其发育成蜂王，C错误；甲基化不利于发育成蜂王，因此DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
7．(2024·广东江门一模)决定果蝇红眼(W)和白眼(w)的基因位于X染色体非同源区段上，经检测发现纯合红眼雌蝇与红眼雄蝇眼睛细胞中的红色色素含量相当。下列分析错误的是( )
A．w基因可能通过控制酶的合成间接控制眼色性状
B．纯合红眼雌蝇体细胞中W基因的数量多于红眼雄蝇
C．检测结果表明W基因在雌雄果蝇中的表达情况存在差异
D．推测纯合红眼雌蝇眼睛细胞中W基因的表达效率比红眼雄蝇高
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
D [分析题意，检测发现纯合红眼雌蝇与红眼雄蝇眼睛细胞中的红色色素含量相当，说明果蝇眼色与色素有关，推测w基因可能通过控制酶的合成间接控制眼色性状，A正确；果蝇的性别决定方式是XY型，纯合红眼雌蝇(XWXW)体细胞中W基因的数量多于红眼雄蝇(XWY)，B正确；经检测发现纯合红眼雌蝇(XWXW)与红眼雄蝇(XWY)眼睛细胞中的红色色素含量相当，有两个W基因的雌性和一个W基因的雄性情况相同，说明W基因在雌雄果蝇中的表达情况存在差异，推测纯合红眼雌蝇眼睛细胞中W基因的表达效率比红眼雄蝇低，C正确，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
8．(2024·广东梅州一模)基因组印记是指在配子或合子的发生期间，来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰(基因的碱基序列不发生改变)，结果导致后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达方式。下列说法错误的是( )
A．两个亲本来源的等位基因表达方式不同是由基因突变造成的
B．基因组印记不影响减数分裂过程中染色体的分离和组合
C．基因组印记可能导致同一基因型的雌雄个体具有不同表型
D．基因组印记属于表观遗传，是一种可遗传变异
题号
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10
√
A [两个亲本来源的等位基因表达方式不同是由来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰(基因的碱基序列不发生改变)造成的，不属于基因突变，A错误；基因组印记使得等位基因表达方式不同，但不影响减数分裂过程中染色体的分离和组合，B正确；后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达方式，可能导致同一基因型的雌雄个体具有不同表型，C正确；表观遗传中，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，基因组印记属于表观遗传，是一种可遗传变异，D正确。]
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9．(2025·广东深圳外国语学校月考)有的植物具有“越冬记忆”，表现为春化作用，这是经典的染色质修饰介导环境信号响应的表观遗传调控范例。如在拟南芥中，长期的低温会诱发染色质修饰因子多梳家族蛋白(P蛋白)介导开花抑制基因F沉默。经进一步研究发现，子代的“越冬记忆”来自母本，而非父本。下列说法正确的是( )
A．表观遗传使基因的碱基序列发生改变，可传递给子代
B．P通过修饰染色质，可能使RNA聚合酶无法识别并结合基因F
C．未经低温处理的拟南芥体内，基因F正常表达，促进植物开花
D．基因F“沉默”在卵细胞中得以维持并传给子代，精细胞中缺失基因F
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B [表观遗传不改变基因的碱基序列，可传递给子代，A错误；题干信息“长期的低温会诱发染色质修饰因子多梳家族蛋白(P蛋白)介导开花抑制基因F沉默”，说明P通过修饰染色质，可能使RNA聚合酶无法识别并结合基因F，导致基因F沉默不表达，B正确；低温处理的拟南芥，会导致开花抑制基因F沉默不表达，促进开花，而未经低温处理的拟南芥体内，基因F正常表达，抑制植物开花，C错误；题干中“子代的‘越冬记忆’来自母本，而非父本”，说明基因F通过卵细胞传递给子代，子代中基因F“沉默”的关闭状态会被重新激活，导致下一代种子产生的幼苗不能开花，下代又要经历一个冬天，再在春季开花，故基因F“沉默”状态在子代不能维持，D错误。]
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10．(13分)(2024·广东深圳福田中学月考)DNA甲基化是DNA化学修饰的一种形式，能影响表型，也能遗传给子代。在蜂群中，雌蜂幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而以花粉和花蜜为食的幼蜂将发育成工蜂。研究发现，DNMT3蛋白是核基因DNMT3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。回答下列问题：
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(1)蜜蜂细胞中DNMT3基因发生过程①的场所是__________，若以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列顺序为________________。
(2)DNA甲基化若发生在基因转录的启动子序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制基因的表达。据图可知，DNA甲基化____________(填“会”或“不会”)改变基因的碱基序列。在细胞内，少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质，原因是_____________________________________________________________________。
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细胞核
—CUUGCCAGC—
不会(1分)
一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成
(3)已知注射DNMT3 siRNA(小干扰RNA)能使DNMT3基因表达沉默，蜂王的基因组甲基化程度低于工蜂，请设计实验验证基因组的甲基化水平是决定雌蜂幼虫发育成工蜂还是蜂王的关键因素。
实验思路：取多只________________________，均分为A、B两组，A组不进行处理，B组_________________________，其他条件相同且适宜，用花粉和花蜜饲喂一段时间后，观察并记录幼蜂发育情况。
实验现象：______________________________。
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生理状况相同的雌蜂幼虫
注射适量的DNMT3 siRNA
A组发育成工蜂，B组发育成蜂王
[解析] (1)过程①是转录过程，其中DNMT3基因是核基因，因此过程①发生在细胞核内，根据碱基互补配对原则，若以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列顺序为—CUUGCCAGC—。(2)分析题图及题干信息可知，基因甲基化不改变基因的碱基序列，但会影响转录，从而影响基因的表达。在细胞质中，翻译是一个快速而高效的过程，通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质。(3)根据题干可知DNMT3 siRNA能与DNMT3基因转录出的RNA结合，阻碍翻译过程，从而抑
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制DNMT3基因表达，进而降低基因的甲基化水平，据此取多只生理状况相同的雌蜂幼虫，均分为A、B两组，A组不进行处理，B组注射适量的DNMT3 siRNA，其他条件相同且适宜，用花粉和花蜜饲喂一段时间后，观察并记录幼蜂发育情况。如果A组发育成工蜂，B组发育成蜂王，则能验证基因组的甲基化水平是决定雌蜂幼虫发育成工蜂还是蜂王的关键因素。
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(教师用书独具)
1．(2022·重庆卷)研究发现在野生型果蝇幼虫中降低lint基因表达，能影响另一基因inr的表达(如图)，导致果蝇体型变小等异常。下列叙述错误的是( )
WT：野生型果蝇幼虫
lintRi：降低lint基因表达后的幼虫
A．lint基因的表达对inr基因的表达有促进作用
B．提高幼虫lint基因表达可能使其体型变大
C．降低幼虫inr基因表达可能使其体型变大
D．果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果
√
A [对比野生型果蝇幼虫inr基因的相对表达量可知，降低lint基因表达后，幼虫体内的inr基因的相对表达量显著上升，说明lint基因的表达对inr基因的表达有抑制作用，A错误；根据题干信息可知，inr基因的表达量增加后“导致果蝇体型变小”，可推测提高幼虫lint基因表达，inr基因的表达量下降，进而可能使果蝇体型变大，B、C正确；由以上分析可知，果蝇体型大小与lint基因和inr基因都有关，说明果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果，D正确。]
2．(2024·广东惠州二模)克鲁宗综合征是一种位于常染色体上的单基因(Cd/cd)遗传病，研究发现致病基因表达过程中，由于存在基因修饰(DNA甲基化等)现象，可能导致基因的预期性状并未表现出来。以下是一个该疾病的家系图，下列叙述错误的是( )
A．该遗传病是显性遗传，Ⅱ-2中基因Cd存在基因修饰现象
B．Ⅱ-3的基因型是Cdcd，其致病基因来源于Ⅰ-2
C．Ⅲ-3的致病基因来源于Ⅱ-2，其后代有可能表现正常
D．Ⅲ-4的基因型是cdcd，与Ⅲ-1、Ⅲ-5和Ⅲ-6基因型相同
√
D [据图可知，Ⅰ-2基因型为Cdcd，表现为患病，说明人类克鲁宗综合征是一种单基因显性遗传病，Ⅱ-2基因型为Cdcd，表现为正常，可能是基因Cd存在基因修饰现象，使其预期性状不能表现，A正确；Ⅰ-1基因型为cdcd，Ⅰ-2基因型为Cdcd，Ⅱ-3患病，含有致病基因，因此其基因型为Cdcd，其致病基因来源于Ⅰ-2，B正确；Ⅲ-3的基因型为Cdcd，致病基因来源于Ⅱ-2，若与基因型为cdcd的个体婚配，后代会出现cdcd的正常个体，也有可能出现Cdcd，由于基因修饰使其表现正常，因此Ⅲ-3的后代有可能表现正常，C正确；Ⅱ-1不携带
致病基因，Ⅱ-2含致病基因，故后代可能携带致病基因，Ⅲ-1、Ⅲ-4、Ⅲ-5和Ⅲ-6虽然不患病，但是可能是由携带的致病基因受到基因修饰(如甲基化)或环境影响不能表现出来，进而表现正常，也或者是本身基因型为cdcd而表现正常，所以Ⅲ-4的基因型不一定是cdcd，与Ⅲ-1、Ⅲ-5和Ⅲ-6基因型不一定相同，D错误。]
谢 谢 ！第28讲 基因表达与性状的关系
1．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表现。 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。
考点1 基因表达产物与性状的关系
一、基因控制生物性状的间接途径
1．方式(用文字和箭头表示)：基因控制____________控制____________间接控制生物体的性状。
2．实例
(1)白化病致病机理
(2)豌豆的圆粒和皱粒的形成机理
二、基因控制生物性状的直接途径
1．方式：基因控制________________直接控制生物体的性状。
2．实例(囊性纤维化与镰状细胞贫血)
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。 ( )
油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。
(1)据图甲分析，写出提高油菜产油量的基本思路：
。
(2)图乙表示基因B，α链是转录链，经诱导β链也能转录，诱导基因B的β链转录后，提高了产油量，原因是
。
(3)该过程体现了基因控制性状的途径是
。
基因的表达产物与性状的关系
1．(链接人教版必修2 P71图4–9、P72正文)如图1、2为皱粒豌豆形成原因和囊性纤维化病因的图解。下列叙述正确的是 ( )
A．淀粉分支酶基因与外来DNA序列发生了基因重组
B．图中CFTR基因和淀粉分支酶基因都发生了基因突变
C．淀粉分支酶基因发生的结构变化可以用显微镜观察
D．CFTR基因结构异常后无法进行转录和翻译
2．(链接人教版必修2 P78非选择题T2)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考点2 基因的选择性表达和表观遗传
一、基因的选择性表达与细胞分化
1．生物多种性状形成的基础
____________。
2．表达的基因的分类
在细胞中的表达情况 举例
在所有细胞中都表达，指导合成的蛋白质是维持细胞________________所必需的 如ATP合成酶基因、________________
只在某类细胞中特异性表达，即____________ 如卵清蛋白基因、胰岛素基因
3．细胞分化的本质
________________。基因的选择性表达与________________有关。
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的__________和__________不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
5．细胞分化的标志
(1)分子水平：合成了某种细胞特有的____________，如唾液淀粉酶、胰岛素等。
(2)细胞水平：形成不同种类的__________。
二、基因表达的调控和表观遗传
1．基因表达的调控直接影响性状
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。
(2)实例
①柳穿鱼花的形态结构遗传
②某种小鼠毛色的遗传
③蜂王和工蜂的发育由来问题
(3)机制：DNA____________，构成染色体的组蛋白发生____________、____________等修饰。
(4)特点：①DNA序列__________；②可遗传给后代；③受__________影响、可逆性。
3．基因与性状间的对应关系
在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的____________的关系。
(1)生物的有些性状可以受到____________的影响，如人的身高。
(2)一个基因也可以影响__________性状，如水稻中的Ghd7基因。
(3)生物的性状还受环境条件的影响。一般来说，性状是__________和__________共同作用的结果。
(人教版必修2 P75思维训练)果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31 ℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。对这一现象的解释是_________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
1．细胞的分化导致基因选择性表达，产生新的蛋白质，细胞具有新的功能。 ( )
2．DNA的甲基化仅通过影响翻译过程进而影响表型。 ( )
3．表观遗传不是由基因的碱基序列改变引起的，都能遗传给后代。 ( )
4．表观遗传现象是偶然现象，比较少见。 ( )
5．某些性状由多个基因共同决定，有的基因可能影响多个性状。 ( )
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)据上述研究分析，蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因是什么？
。
(2)结合上述信息分析：DNA甲基化是基因突变吗？
。
(3)DNA甲基化常发生于DNA的C—G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什么？
。
基因的选择性表达
1．(链接人教版必修2 P72思考·讨论拓展)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
表观遗传
2．(链接人教版必修2 P74图4–10、正文)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
3．(链接人教版必修2 P74相关信息)图示果蝇细胞中基因沉默蛋白(PcG)的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是( )
A．PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，抑制了基因表达
B．细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起
C．DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录
D．图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制
1．(2024·广东卷)研究发现，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfhl的表达，导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于( )
A．基因突变 B．染色体变异
C．基因重组 D．表观遗传
2．(2024·贵州卷)大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型，仅细胞Ⅰ能合成催乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素。下列叙述错误的是( )
A．甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录
B．氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化
C．处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素
D．该基因甲基化不能用于细胞类型的区分
3．(2024·海南卷)某种鸟的卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰。成熟雌鸟产生的雌激素可将此甲基化去除，雄鸟因缺乏雌激素仍保持高度甲基化。下列有关叙述正确的是( )
A．卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，在雄鸟中表达受到抑制
B．卵黄蛋白原基因转录出的mRNA中，含有甲基化区域序列的互补序列
C．该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，体内均无卵黄蛋白原
D．卵黄蛋白原基因的乙酰化和甲基化均可产生表观遗传现象
4．(2024·天津卷)环境因素可通过下图所示途径影响生物性状。有关叙述错误的是( )
A．①可引起DNA的碱基序列改变
B．②可调节③水平的高低
C．②引起的变异不能为生物进化提供原材料
D．④可引起蛋白质结构或功能的改变
5．(2025·河南适应性考试)由mRNA逆转录产生的单链DNA称为第一链cDNA，以第一链cDNA为模板合成的单链DNA称为第二链cDNA。下列叙述正确的是( )
A．第一链cDNA可以单独作为PCR反应体系的模板
B．第一链cDNA与其模板mRNA序列互补、方向相同
C．第二链cDNA不能与转录该mRNA的DNA进行杂交
D．第二链cDNA与其模板mRNA的碱基序列和组成均相同
[夯实必备知识]自主诊断
考点1
一、1．酶的合成 代谢过程 2．(1)黑色素 (2)正常 正常 正常 高 基因突变 基因重组 异常 降低 受阻 降低 失水
二、1．蛋白质的结构 2．缺失3个 A–T T–A 缬氨酸 镰刀状 溶血性贫血
考点2
一、1．细胞分化 2．基本生命活动 核糖体蛋白基因 选择性表达 3．基因的选择性表达 基因表达的调控 4．mRNA 蛋白质 5．(1)蛋白质
(2)细胞
二、1．开花 抑制 2．(1)碱基序列 基因表达 表型 (2)表达 甲基化 不表达 植株A 植株A 植株B aa 黄色与黑色 (3)甲基化 甲基化 乙酰化 (4)不变 环境 3．一一对应 (1)多个基因 (2)多个 (3)基因 环境
第28讲 基因表达与性状的关系
考点1
澄清概念
1．×提示：豌豆产生圆粒或皱粒的实例说明基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状。
2．×提示：人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。患者由于基因异常而无法合成酪氨酸酶，不能合成黑色素，从而表现出白化症状。
3．×提示：如RNA聚合酶就是基因表达的产物，其参与基因的转录过程。
4．×提示：基因指导合成的终产物不一定都是蛋白质，也可能是RNA等。
达成学科素养
提示：(1)抑制酶b合成(或降低酶b活性)，促进酶a合成(或提高酶a活性)
(2)基因B的β链转录的mRNA与α链转录的mRNA互补配对成双链RNA，双链RNA不能与核糖体结合，不能翻译出酶b，而酶a正常合成，因此生成油脂的量增多
(3)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
评价迁移应用
1．B [由题图可知，插入外来DNA序列后，淀粉分支酶基因结构异常，从这一结果上来看，基因结构改变是发生了基因突变，而不是基因重组，A错误；CFTR基因发生了碱基缺失，使基因结构改变，同样属于基因突变，B正确；基因突变不能在显微镜下观察到，C错误；由图中信息CFTR基因结构异常，合成的CFTR蛋白功能异常可知，CFTR基因结构异常后并不影响转录和翻译的进行，D错误。]
2．D [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正确；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，C正确；题图体现了基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，D错误。]
考点2
教材隐性知识
提示：表型是基因型和环境共同作用的结果，不同的环境，比如温度，可以影响细胞内多种酶的活性，这些酶很可能参与了果蝇幼虫的发育，所以当温度改变时，果蝇的表型也发生改变
澄清概念
1．×提示：基因选择性表达导致细胞分化。
2．×提示：甲基化会导致基因型不变而表型改变，即改变发生在转录和翻译的过程中，所以DNA的甲基化可能会导致甲基化的基因不能与RNA聚合酶结合，影响转录过程，进而影响表型。
3．×提示：表观遗传中生物体基因的碱基序列没有发生改变，但基因表达和表型发生了可遗传的变化，但若发生在体细胞中，则一般不能遗传给后代。
4．×提示：表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的生命过程中。
5．√
达成学科素养
提示：(1)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Dnmt3蛋白，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
(2)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，基因突变会导致基因的碱基序列发生改变。因此，DNA甲基化不是基因突变
(3)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，影响了相关性状的表达
评价迁移应用
1．B [ACC合成酶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明显，A错误；植物的所有细胞中都含有该基因，C错误；果实中该基因表达水平高于叶片，不能说明前者的分化程度高于后者，D错误。]
2．C [由图可知，酶E的作用是催化DNA甲基化，A错误；DNA半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸，没有甲基，B错误；题干信息“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，C正确；DNA甲基化不改变碱基序列，但会影响生物个体表型，D错误。]
3．D [PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，影响RNA聚合酶与DNA分子的结合，抑制了基因表达，A正确。细胞增殖失控可由基因突变(如原癌基因和抑癌基因发生突变)引起；根据题意“基因沉默蛋白(PcG)的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤”可知，细胞增殖失控也可由染色质结构变化引起，B正确。DNA和组蛋白的甲基化修饰属于表观遗传，都能影响细胞中基因的转录，C正确。原核细胞没有染色质，D错误。]
体验真题
1．D [由题意可知，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfhl的表达，导致肿瘤形成，即基因型未发生变化而表型却发生了改变，因此驱动此肿瘤形成的原因属于表观遗传，A、B、C错误，D正确。]
2．D [由题意可知，细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化，导致仅细胞Ⅰ能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录，A正确；细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化，B正确；甲基化可以遗传，同理，细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，这一特性也可遗传，所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，C正确；题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化划分的，D错误。]
3．A [启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于驱动基因的转录，分析题意可知，某种鸟的卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰，成熟雌鸟产生的雌激素可将此甲基化去除，雄鸟因缺乏雌激素仍保持高度甲基化，卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，在雄鸟中表达受到抑制，A正确；启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于驱动基因的转录，因为启动子区域在转录时不作为模板链，故转录出的mRNA中不含有甲基化区域序列的互补序列，B错误；该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，成熟雌鸟中有卵黄蛋白原，C错误；除了DNA的甲基化，组蛋白的甲基化和乙酰化(而非基因乙酰化)修饰也可产生表观遗传现象，D错误。]
4．C [①诱变可引起DNA的碱基序列改变，产生新基因，A正确；②甲基化修饰DNA的启动子，RNA聚合酶不能结合在启动子上，使③转录过程无法进行，故②可调节③水平的高低，B正确；②引起的变异为DNA甲基化，属于表观遗传，是可遗传变异，能为生物进化提供原材料，C错误；④环境因素如温度、pH可影响蛋白质空间结构，结构决定功能，功能也会随之改变，D正确。]
5．A
10 / 10课时数智作业(二十八) 基因表达与性状的关系
1．(2024·安徽亳州一中月考)如图所示为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是 ( )
A．①②和⑦⑥都表示基因的表达过程，但发生在不同细胞中
B．由题中信息判断基因1和基因2的遗传一定遵循自由组合定律
C．生物体中一个基因只能决定一种性状
D．⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成，直接控制生物体的性状
2．(2024·四川泸州期末)生物体多种性状的形成，与生物体内不同细胞中基因进行选择性表达产生的蛋白质有关。下列有关基因表达与性状的关系的叙述，正确的是( )
A．豌豆圆粒与皱粒性状的形成说明基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物性状
B．人的白化症状是由缺少酪氨酸酶引起的，属于基因直接控制生物性状的实例
C．大多数囊性纤维化是由患者体内编码CFTR蛋白的基因突变引起的，属于基因直接控制生物性状的实例
D．同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸在水中的叶形态不同，说明这株水毛茛中不同形态叶片中的基因不同
3．(2024·陕西榆林开学考试)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环境决定的
C．由材料②③可知环境影响基因型的表现
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
4．(2024·湖北武汉期末)一种名为粗糙脉孢菌的真菌细胞中精氨酸的合成途径如图所示，其中精氨酸是细胞生活的必需物质，而鸟氨酸等中间代谢产物都不是必需物质。下列有关叙述错误的是 ( )
A．通常情况下，基因是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列
B．基因可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
C．若某种粗糙脉孢菌突变体只能在添加了精氨酸的培养基上生长，则一定是基因4发生了突变
D．基因与基因之间存在着复杂的相互作用
5．(2024·广西适应性测试)启动子中CpG岛上的胞嘧啶发生甲基化修饰，会使启动子区高度螺旋化，还会导致( )
A．相关基因的表达受到影响
B．CpG岛的甲基化引发基因突变
C．相关基因编码区的碱基序列改变
D．单链中相邻的CG碱基之间氢键断裂
6．(2024·浙江1月卷)某种蜜蜂的蜂王和工蜂具有相同的基因组。雌性工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，若喂食蜂王浆，也能发育成为蜂王。利用分子生物学技术降低 DNA 甲基化酶的表达后， 即使一直喂食花蜜和花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王。下列推测正确的是( )
A．花蜜花粉可降低幼虫发育过程中DNA的甲基化
B．蜂王DNA的甲基化程度高于工蜂
C．蜂王浆可以提高蜜蜂DNA的甲基化程度
D．DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件
7．(2024·广东江门一模)决定果蝇红眼(W)和白眼(w)的基因位于X染色体非同源区段上，经检测发现纯合红眼雌蝇与红眼雄蝇眼睛细胞中的红色色素含量相当。下列分析错误的是( )
A．w基因可能通过控制酶的合成间接控制眼色性状
B．纯合红眼雌蝇体细胞中W基因的数量多于红眼雄蝇
C．检测结果表明W基因在雌雄果蝇中的表达情况存在差异
D．推测纯合红眼雌蝇眼睛细胞中W基因的表达效率比红眼雄蝇高
8．(2024·广东梅州一模)基因组印记是指在配子或合子的发生期间，来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰(基因的碱基序列不发生改变)，结果导致后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达方式。下列说法错误的是( )
A．两个亲本来源的等位基因表达方式不同是由基因突变造成的
B．基因组印记不影响减数分裂过程中染色体的分离和组合
C．基因组印记可能导致同一基因型的雌雄个体具有不同表型
D．基因组印记属于表观遗传，是一种可遗传变异
9．(2025·广东深圳外国语学校月考)有的植物具有“越冬记忆”，表现为春化作用，这是经典的染色质修饰介导环境信号响应的表观遗传调控范例。如在拟南芥中，长期的低温会诱发染色质修饰因子多梳家族蛋白(P蛋白)介导开花抑制基因F沉默。经进一步研究发现，子代的“越冬记忆”来自母本，而非父本。下列说法正确的是( )
A．表观遗传使基因的碱基序列发生改变，可传递给子代
B．P通过修饰染色质，可能使RNA聚合酶无法识别并结合基因F
C．未经低温处理的拟南芥体内，基因F正常表达，促进植物开花
D．基因F“沉默”在卵细胞中得以维持并传给子代，精细胞中缺失基因F
10．(13分)(2024·广东深圳福田中学月考)DNA甲基化是DNA化学修饰的一种形式，能影响表型，也能遗传给子代。在蜂群中，雌蜂幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而以花粉和花蜜为食的幼蜂将发育成工蜂。研究发现，DNMT3蛋白是核基因DNMT3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。回答下列问题：
(1)蜜蜂细胞中DNMT3基因发生过程①的场所是__________，若以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列顺序为________________________________________________________________________。
(2)DNA甲基化若发生在基因转录的启动子序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制基因的表达。据图可知，DNA甲基化________(填“会”或“不会”)改变基因的碱基序列。在细胞内，少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质，原因是_______________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)已知注射DNMT3 siRNA(小干扰RNA)能使DNMT3基因表达沉默，蜂王的基因组甲基化程度低于工蜂，请设计实验验证基因组的甲基化水平是决定雌蜂幼虫发育成工蜂还是蜂王的关键因素。
实验思路：取多只____________________________________________________，
均分为A、B两组，A组不进行处理，B组_______________________________，其他条件相同且适宜，用花粉和花蜜饲喂一段时间后，观察并记录幼蜂发育情况。
实验现象：__________________________________________________________。
课时数智作业(二十八)
1．A [由题图可知，①和⑦表示转录，②和⑥表示翻译，基因的表达包括转录和翻译，图中的血红蛋白的形成只发生在红细胞中，酪氨酸酶在皮肤和眼睛等组织细胞中表达，A正确；仅由题中信息不能确定基因1和基因2的遗传是否遵循自由组合定律，因为仅由题中信息不能确定这两个基因是否位于同一对同源染色体上，B错误；生物体中一个基因可以参与控制多种性状，C错误；⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，D错误。]
2．C [皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了淀粉分支酶基因，导致淀粉分支酶出现异常，导致细胞内淀粉含量降低，说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状，A错误；人的白化症状是由缺少酪氨酸酶引起的，是基因间接控制生物性状的实例，B错误；大约70%囊性纤维化是由患者体内编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基对，导致CFTR蛋白结构异常所致，是基因直接控制生物性状的实例，C正确；同一株水毛茛由同一个细胞分裂分化而来，基因相同，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶形态不同，说明生物性状受环境影响，D错误。]
3．B [①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花，①②的自变量是基因型，可推知生物的性状表现是由基因型决定的，A正确；①藏报春甲(aa)在20 ℃时开白花，③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花，①③的变量有2个，所以无法推知生物性状表现是由环境决定的，B错误；②藏报春乙(AA)在20 ℃时开红花，③藏报春丙(AA)在30 ℃时开白花，②③的自变量是温度，可推知环境(温度)影响基因型的表现，C正确；由①②③可知生物的性状表现是由基因型(①②对比)和环境(②③对比)共同作用的结果，D正确。]
4．C [若某种粗糙脉孢菌突变体只能在添加了精氨酸的培养基上生长，不一定是基因4发生了突变，也可能是基因1或基因2或基因3发生了突变。]
5．A [启动子发生了甲基化修饰，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，不利于RNA聚合酶与被甲基化修饰的启动子结合，影响相关基因的转录，最终影响基因的表达，但并不改变基因编码区的碱基序列，A正确，B、C错误；被甲基化的DNA单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接，而是通过“－脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖－”连接，D错误。]
6．D [降低 DNA 甲基化酶的表达后， 即使一直喂食花蜜和花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王，说明甲基化不利于其发育成蜂王，而工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，不会发育成蜂王，因此花蜜和花粉可增强幼虫发育过程中DNA的甲基化，A错误；甲基化不利于其发育成蜂王，故蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂，B错误；蜂王浆可以降低蜜蜂DNA的甲基化程度，使其发育成蜂王，C错误；甲基化不利于发育成蜂王，因此DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件，D正确。]
7．D [分析题意，检测发现纯合红眼雌蝇与红眼雄蝇眼睛细胞中的红色色素含量相当，说明果蝇眼色与色素有关，推测w基因可能通过控制酶的合成间接控制眼色性状，A正确；果蝇的性别决定方式是XY型，纯合红眼雌蝇(XWXW)体细胞中W基因的数量多于红眼雄蝇(XWY)，B正确；经检测发现纯合红眼雌蝇(XWXW)与红眼雄蝇(XWY)眼睛细胞中的红色色素含量相当，有两个W基因的雌性和一个W基因的雄性情况相同，说明W基因在雌雄果蝇中的表达情况存在差异，推测纯合红眼雌蝇眼睛细胞中W基因的表达效率比红眼雄蝇低，C正确，D错误。]
8．A [两个亲本来源的等位基因表达方式不同是由来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰(基因的碱基序列不发生改变)造成的，不属于基因突变，A错误；基因组印记使得等位基因表达方式不同，但不影响减数分裂过程中染色体的分离和组合，B正确；后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达方式，可能导致同一基因型的雌雄个体具有不同表型，C正确；表观遗传中，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，基因组印记属于表观遗传，是一种可遗传变异，D正确。]
9．B [表观遗传不改变基因的碱基序列，可传递给子代，A错误；题干信息“长期的低温会诱发染色质修饰因子多梳家族蛋白(P蛋白)介导开花抑制基因F沉默”，说明P通过修饰染色质，可能使RNA聚合酶无法识别并结合基因F，导致基因F沉默不表达，B正确；低温处理的拟南芥，会导致开花抑制基因F沉默不表达，促进开花，而未经低温处理的拟南芥体内，基因F正常表达，抑制植物开花，C错误；题干中“子代的‘越冬记忆’来自母本，而非父本”，说明基因F通过卵细胞传递给子代，子代中基因F“沉默”的关闭状态会被重新激活，导致下一代种子产生的幼苗不能开花，下代又要经历一个冬天，再在春季开花，故基因F“沉默”状态在子代不能维持，D错误。]
10．(除标注外，每空2分，共13分)(1)细胞核 —CUUGCCAGC— (2)不会(1分) 一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成 (3)生理状况相同的雌蜂幼虫 注射适量的DNMT3 siRNA A组发育成工蜂，B组发育成蜂王
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