第2节 基因表达与性状的关系
【学习目标】
1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状; 2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果;
3.概述生物体的表观遗传现象。
聚焦·学案一 基因表达产物与性状的关系
[学案设计]
掌握基因控制性状的两条途径的原理
1.间接控制
(1)实例分析
(2)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.直接控制
(1)实例:囊性纤维化的形成
(2)实质:基因通过控制 直接控制生物体的性状。
微点拨:(1)若生物体的性状直接由蛋白质体现,则应为基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)若体现生物体的性状所涉及的物质并非蛋白质(如植物激素),则基因对其的控制往往是通过“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。
|情|境|思|考|探|究|
牵牛花的颜色主要是由花青素决定的。如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图:
(1)图中反映了基因控制生物体性状的哪种途径
(2)牵牛花的颜色只受一对基因控制吗
(3)牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关,这说明了什么
[迁移训练]
1.判断下列叙述的正误
(1)皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列导致淀粉分支酶活性大大降低,进而使淀粉含量降低。 ( )
(2)基因控制生物体的性状往往都是通过控制蛋白质合成实现。 ( )
(3)在多数囊性纤维化患者中,编码CFTR蛋白的基因缺失一个密码子导致该蛋白的空间结构发生改变。 ( )
(4)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 ( )
2.下列有关基因控制生物体性状的实例,属于通过控制蛋白质的结构直接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.皱粒豌豆的形成
3.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,下列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
聚焦·学案二 基因的选择性表达与细胞分化
[学案设计]
|探|究|学|习|
在不同类型的细胞中,表达的基因大致可以分为两类:一类是在所有细胞中都表达的基因,这类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,这类基因我们称为管家基因;另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因,这类基因表达的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能,这类基因我们称为奢侈基因。据此对下列基因进行归类。
①核糖体蛋白基因 ②ATP合成酶基因 ③血红蛋白基因 ④卵清蛋白基因 ⑤呼吸酶基因 ⑥胰岛素基因 ⑦抗体基因 ⑧唾液淀粉酶基因
(1)属于管家基因的是 (填序号)。
(2)属于奢侈基因的是 (填序号)。
(3)由此分析,细胞分化的实质是 ,这与基因表达的调控有关。
|认|知|生|成|
1.细胞分化的意义:生物体多种性状的形成,都是以细胞分化为基础的。
2.细胞分化的本质: 。
3.表达的基因类型
管家基因 在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是 ,如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因
奢侈基因 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
4.基因选择性表达的原因:与基因表达的 有关。
[迁移训练]
1.判断下列叙述的正误
(1)在一个细胞中所有的基因都一定表达。 ( )
(2)同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果。 ( )
(3)生物体的细胞形态、结构和功能不同是基因不同造成的。 ( )
2.多细胞生物都是通过细胞分化产生不同类型的细胞所组成的。下列有关细胞正常分化的叙述,错误的是 ( )
A.细胞分化过程中,细胞内的遗传信息没有改变
B.心肌细胞和神经细胞中蛋白质、细胞器的种类和数量完全不同
C.一般来说,在生物体内,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡
D.该图能表示细胞分化的实质,其中D基因控制合成的可能是ATP 合成酶
3.生物体中的基因可分为管家基因和奢侈基因。管家基因是多细胞生物体的所有细胞均表达的基因,奢侈基因只在生物体某些特定种类的细胞中表达。如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的表达状态,请据图分析:
(1)上述基因属于管家基因的是 ,属于奢侈基因的是 。(填图中标号)
(2)这三种细胞 (填“可能”或“不可能”)为红细胞,理由是 。
(3)若上述细胞衰老,利用普通光学显微镜,可以观察到细胞衰老的哪些特征 。(至少答出两点)
聚焦·学案三 表观遗传 基因与性状的关系
[学案设计]
(一)表观遗传
|探|究|学|习|
阅读教材P73资料“柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”,简要回答相关问题:
(1)同一个体不同的体细胞由于分化形成了不同的形态、结构,不同细胞形态、结构不同的根本原因和直接原因分别是什么
(2)资料1中,柳穿鱼是一种园林花卉。教材所示的两株柳穿鱼,除了花的 不同,其他方面基本相同。
(3)资料2中,某种小鼠实验中F1的基因型均为Avya,却表现为介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型,原因是
。
(4)柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的 没有改变,但部分碱基发生了甲基化修饰(如图),抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。
|认|知|生|成|
[典例] 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
尝试解答:选
(二)基因与性状的关系
1.基因与性状的关系
2.基因控制性状还受到环境的影响,生物体的性状是 条件共同作用的结果。
3.基因与基因、基因与 、基因与 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。
[迁移训练]
1.下列与表观遗传相关的叙述,错误的是 ( )
A.一个蜂群中,蜂王和工蜂在形态、生理等方面截然不同与表观遗传有关
B.甲基化和乙酰化修饰都可能通过影响基因表达,进而影响生物的表型
C.染色体的组蛋白可能通过修饰作用影响基因的表达
D.表观遗传没有改变基因中的碱基序列,所以不能遗传给后代
2.下列关于基因与性状的关系,叙述错误的是 ( )
A.细胞中的基因有些表达,有些不表达
B.生物体中,一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定
C.同一植株不同部位的叶子形态不同,但是其基因一般相同
D.基因、基因表达产物以及环境之间存在着复杂的相互作用
3.科学家将饱睡一宿后的志愿者,随机分为正常睡眠组和睡眠干预组(在有灯光的房间内一夜不睡觉),检测发现睡眠干预组一些基因甲基化水平改变:与脂肪合成、蛋白质分解相关基因表达活跃,而产能基因表达降低。下列叙述错误的是 ( )
A.有灯光照射的房间模拟了白天的生活场景
B.甲基化不改变基因序列但生物表型可发生改变
C.基因甲基化造成的表型效应不能遗传给后代
D.该研究为熬夜会导致肥胖提供了证据支持
4.(教材75“思维训练”发掘训练)果蝇的长翅(A)对残翅(a)为显性,由常染色体上的一对基因控制,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。
(1)翅的发育需要经过酶催化的反应,据此你对上述实验现象进行的解释:
。
(2)这个实验说明影响表型的因素是 。
(3)现有一只残翅雄果蝇,请你设计一个简单可行的方案来确定它的基因型。
Ⅰ.实验的方案: 。
Ⅱ.预期实验结果和结论:①若 ,则该果蝇的基因型为aa;②若后代均表现为长翅,则该果蝇的基因型为 ;③若后代有的表现为长翅,有的表现为残翅,则该果蝇的基因型为 。
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.细胞分化 (填“是”或“不是”)细胞在发育的过程中因遗传物质的选择性丢失所致,原因是
。
2.基因与性状的关系 (填“是”或“不是”)一一对应的关系,原因是 。
3.为什么说生物的性状是基因和环境共同作用的结果
。
三、综合检测反馈
1.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,二者与身高相关的基因型可能相同,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
2.如图表示基因的作用与性状的表现之间的关系,下列相关叙述正确的是 ( )
A.①过程与DNA复制的共同点是都以DNA的一条链为模板,在DNA聚合酶的作用下进行
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.人的囊性纤维化和苯丙酮尿症都是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状
D.HIV、大肠杆菌及T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程
3.研究表明,宿主植物可通过DNA甲基化作为对抗病毒感染的反击机制,即引起病毒相关核酸序列的甲基化,进而抑制病毒核酸的复制和转录。番茄对曲叶病毒的耐受性即与该病毒启动子区和编码区的高度甲基化有关。下列叙述错误的是 ( )
A.DNA甲基化受环境条件等因素的影响
B.DNA 甲基化调控基因表达改变了基因的碱基序列
C.曲叶病毒启动子区甲基化可能影响RNA 聚合酶的功能
D.DNA 甲基化属于病毒基因组的表观遗传修饰,会影响基因的表达
4.在人群中,有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致的。人体内苯丙氨酸的代谢途径如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.缺乏酶⑤会导致人患白化病,缺乏酶③会导致人患尿黑酸症
B.苯丙酮尿症患者可通过摄取不含苯丙氨酸的食物来缓解症状
C.由图推测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
D.苯丙氨酸通过酶①催化形成酪氨酸的过程中存在mRNA与tRNA的结合
第2节 基因表达与性状的关系
聚焦·学案一
[学案设计]
1.(1)①淀粉分支酶 淀粉分支酶 淀粉 淀粉 ②酪氨酸酶 酪氨酸酶 酪氨酸 (2)酶的合成
2.(1)3个碱基对 苯丙氨酸 氯离子 黏液 (2)蛋白质的结构
[情境思考探究]
(1)提示:图中反映了基因对性状的间接控制,即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)提示:不是,牵牛花的颜色主要由花青素决定,而花青素的合成是由多对基因共同控制的。
(3)提示:说明环境因素也会影响生物体的性状。
[迁移训练]
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)×
2.选C 白化病、苯丙酮尿症、皱粒豌豆的形成都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,故A、B、D不符合题意;囊性纤维化属于基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,C符合题意。
3.选C 由题图可知,若由于基因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,导致人体内苯丙酮酸过多而引起苯丙酮尿症,A正确;苯丙氨酸合成黑色素需要酶1、酶2,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代谢过程,进而控制生物体的性状,C错误;基因2突变,会导致酶2不能合成,从而不能形成黑色素,将使人患白化病,D正确。
聚焦·学案二
[学案设计]
探究学习:(1)①②⑤ (2)③④⑥⑦⑧ (3)基因的选择性表达
认知生成:2.基因的选择性表达
3.维持细胞基本生命活动所必需的 4.调控
[迁移训练]
1.(1)× (2)√ (3)×
2.选B 细胞分化的本质是基因的选择性表达,故细胞分化过程中,细胞内的遗传信息没有改变,A正确;心肌细胞和神经细胞功能不同,细胞中蛋白质、细胞器的种类和数量有差异,但并非完全不同,B错误;一般来说,分化具有不可逆性,在生物体内,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡,C正确;题图能表示细胞分化的实质,其中在不同细胞中,D基因都表达,所以D基因控制合成的可能是ATP 合成酶,D正确。
3.解析:(1)a基因在所有细胞中都表达,属于管家基因;而b、c、d都只在特定的细胞中才表达,属于奢侈基因。
(2)红细胞中有特有的蛋白质——血红蛋白,而血红蛋白基因在这三种细胞中都没有表达,因此这三种细胞不可能为红细胞。
(3)在普通光学显微镜下,可以观察到衰老细胞的细胞核体积增大,细胞体积变小,染色质固缩等现象。
答案:(1)a b、c、d (2)不可能 血红蛋白基因在这三种细胞中都没有表达,而血红蛋白是红细胞的特有蛋白质 (3)细胞核体积增大,细胞体积变小,染色质固缩等
聚焦·学案三
[学案设计]
(一)探究学习:
(1)提示:根本原因是基因的选择性表达,直接原因是合成了特定的蛋白质。
(2)提示:形态结构
(3)提示:Avy基因前端一段特殊碱基序列的甲基化程度越高,Avy基因的表达受到的抑制越明显,小鼠体毛的颜色就越深
(4)提示:碱基序列
认知生成:碱基序列 基因表达 表型 碱基序列 碱基序列 甲基化修饰 遗传
[典例] 选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片段中的遗传信息,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,而敲除Dnmt3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,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,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。
(二)2.基因和环境 基因 环境 3.基因表达产物 环境
[迁移训练]
1.选D 一个蜂群中,蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的,但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同,表观遗传发挥了重要作用,A正确;构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰影响基因的表达,进而影响生物的表型,B、C正确;表观遗传没有改变基因中的碱基序列,但能够遗传给后代,D错误。
2.选B 科学家研究发现,细胞中的基因有些表达,有些不表达,A正确;在大多数情况下,基因与性状的关系不是简单的一一对应关系,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,同时环境对性状也有着重要影响,B错误;同一植株不同部位的叶子形态不同,这是基因选择性表达的结果,同一植株不同部位的细胞源于同一个受精卵的分裂分化,正常情况下基因相同,C正确;基因、基因表达产物以及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,D正确。
3.选C 睡眠干预组是在有灯光的房间内一夜不睡觉,所以有灯光照射的房间模拟了白天的生活场景,A正确;甲基化不改变碱基的序列,但基因表达和表型会发生可遗传变化,B正确,C错误;睡眠干预组中与脂肪合成的相关基因表达活跃,该研究为熬夜会导致肥胖提供了证据支持,D正确。
4.解析:(1)根据题干信息“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”,再结合翅的发育需要经过酶催化的反应可知,温度影响与翅发育有关的酶的合成和活性,但不改变遗传信息组成。
(2)这个实验说明影响表型的因素是基因和环境。
(3)现有一只残翅雄果蝇,其基因型可能为AA、Aa、aa,要确定该果蝇的基因型,可让这只果蝇与多只正常环境温度下发育的残翅雌果蝇(aa)交配,将后代置于正常环境温度下发育,观察后代的表型。①若该果蝇的基因型为aa,则后代均表现为残翅;②若该果蝇的基因型为AA,则后代均表现为长翅;③若该果蝇的基因型为Aa,则后代有的表现为长翅,有的表现为残翅。
答案:(1)温度影响与翅发育有关的酶的合成和活性,但不改变遗传信息组成 (2)基因和环境 (3)让该只残翅雄果蝇与多只正常环境温度下发育的残翅雌果蝇交配,孵化的幼虫在正常的温度环境中培养,观察后代的表型 ①后代均表现为残翅 ②AA ③Aa
随堂小结
二、融通科学思维
1.不是 细胞分化的本质是基因的选择性表达,而并非选择性丢失
2.不是 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
3.基因表达产物控制生物体的性状,同时基因表达还受环境影响,所以生物的性状是基因和环境共同作用的结果
三、综合检测反馈
1.选D 与身高相关的基因型相同的两个人,营养条件等环境因素的差异可能会导致两人身高不同,A正确;绿色幼苗在黑暗中变黄,是因为缺乏光照无法合成叶绿素,是由环境因素造成的,B正确;O型血夫妇基因型均为ii,两者均为纯合子,所以后代基因型仍然为ii,表现为O型血,这是由遗传因素决定的,C正确;高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明高茎豌豆亲本是杂合子,子代出现性状分离,这是由遗传因素决定的,D错误。
2.选B ①过程与DNA复制的不同点:以DNA单链为模板,在RNA聚合酶的作用下进行,A错误。③过程是翻译,直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP,B正确。苯丙酮尿症是通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物体的性状;人的囊性纤维化是通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状,C错误。HIV是RNA病毒,侵入人体T细胞后,逆转录形成DNA,再进行①③过程,但大肠杆菌和T2噬菌体不侵染人体细胞,D错误。
3.选B 环境因素会影响DNA甲基化,A正确;DNA 甲基化调控基因表达不改变基因的碱基序列,B错误;曲叶病毒启动子区甲基化抑制RNA聚合酶和启动子结合,从而影响转录的过程,C正确;DNA 甲基化属于病毒基因组的表观遗传修饰,会影响基因的表达,D正确。
4.选D 酪氨酸在酶⑤的催化下会生成黑色素,若缺乏酶⑤,人体细胞不能正常合成黑色素,会导致人患白化病;尿黑酸在酶③的催化下会分解成乙酰乙酸,并通过进一步代谢排出体外,若缺乏酶③,会导致尿黑酸无法正常分解,进而使人患尿黑酸症,A正确。若因酶①缺乏等原因导致人体内苯丙氨酸过多,则苯丙氨酸在酶⑥的催化下大量生成苯丙酮酸,从尿中大量排出,导致苯丙酮尿症,故苯丙酮尿症患者可通过摄取不含苯丙氨酸的食物来缓解症状,B正确。题图中苯丙氨酸可以通过一系列相应酶转化成相关物质从而表现出相应性状,即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正确。苯丙氨酸通过酶①催化形成酪氨酸只是物质的转化,并未涉及遗传信息的表达,故苯丙氨酸通过酶①催化形成酪氨酸的过程中不存在mRNA与tRNA的结合,D错误
2 / 10(共102张PPT)
第2节
基因表达与性状的关系
1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状;
2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果;
3.概述生物体的表观遗传现象。
学习目标
CONTENTS
目录
1
2
3
4
聚焦 学案一 基因表达产物与性状的关系
聚焦 学案二 基因的选择性表达与细胞分化
随堂小结——即时回顾与评价
聚焦 学案三 表观遗传 基因与性状的关系
5
课时跟踪检测
NO.1
聚焦 学案一 基因表达产物与
性状的关系
学案设计
掌握基因控制性状的两条途径的原理
1.间接控制
(1)实例分析
(2)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。
酶的合成
2.直接控制
(1)实例：囊性纤维化的形成
(2)实质：基因通过控制________________直接控制生物体的性状。
蛋白质的结构
微点拨：(1)若生物体的性状直接由蛋白质体现，则应为基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)若体现生物体的性状所涉及的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对其的控制往往是通过“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。
|情|境|思|考|探|究|
牵牛花的颜色主要是由花青素决定的。如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：
(1)图中反映了基因控制生物体性状的哪种途径
提示：图中反映了基因对性状的间接控制，即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)牵牛花的颜色只受一对基因控制吗
提示：不是，牵牛花的颜色主要由花青素决定，而花青素的合成是由多对基因共同控制的。
(3)牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明了什么
提示：说明环境因素也会影响生物体的性状。
迁移训练
1.判断下列叙述的正误
(1)皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列导致淀粉分支酶活性大大降低，进而使淀粉含量降低。( )
(2)基因控制生物体的性状往往都是通过控制蛋白质合成实现。( )
√
√
(3)在多数囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白的基因缺失一个密码子导致该蛋白的空间结构发生改变。 ( )
(4)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。( )
×
×
2.下列有关基因控制生物体性状的实例，属于通过控制蛋白质的结构直接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.皱粒豌豆的形成
√
解析：白化病、苯丙酮尿症、皱粒豌豆的形成都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，故A、B、D不符合题意;囊性纤维化属于基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，C符合题意。
3.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，下列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
√
解析：由题图可知，若由于基因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，导致人体内苯丙酮酸过多而引起苯丙酮尿症，A正确;苯丙氨酸合成黑色素需要酶1、酶2，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代谢过程，进而控制生物体的性状，C错误;基因2突变，会导致酶2不能合成，从而不能形成黑色素，将使人患白化病，D正确。
NO.2
聚焦 学案二 基因的选择性表达
与细胞分化
学案设计
|探|究|学|习|
在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因，这类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，这类基因我们称为管家基因;另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能，这类基因我们称为奢侈基因。据此对下列基因进行归类。
①核糖体蛋白基因 ②ATP合成酶基因 ③血红蛋白基因 ④卵清蛋白基因 ⑤呼吸酶基因 ⑥胰岛素基因 ⑦抗体基因 ⑧唾液淀粉酶基因
(1)属于管家基因的是_________(填序号)。
(2)属于奢侈基因的是_____________(填序号)。
(3)由此分析，细胞分化的实质是__________________，这与基因表达的调控有关。
①②⑤
③④⑥⑦⑧
基因的选择性表达
|认|知|生|成|
1.细胞分化的意义：生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。
2.细胞分化的本质：__________________。
基因的选择性表达
3.表达的基因类型
管家基因 在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是______________________________，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因
奢侈基因 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
维持细胞基本生命活动所必需的
4.基因选择性表达的原因：与基因表达的_______有关。
调控
迁移训练
1.判断下列叙述的正误
(1)在一个细胞中所有的基因都一定表达。( )
(2)同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果。( )
(3)生物体的细胞形态、结构和功能不同是基因不同造成的。( )
×
√
×
2.多细胞生物都是通过细胞分化产生不同类型的细胞所组成的。下列有关细胞正常分化的叙述，错误的是 ( )
A.细胞分化过程中，细胞内的遗传信息没有改变
B.心肌细胞和神经细胞中蛋白质、细胞器的种类和数量完全不同
C.一般来说，在生物体内，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡
D.该图能表示细胞分化的实质，其中D基因控制合成的可能是ATP 合成酶
√
解析：细胞分化的本质是基因的选择性表达，故细胞分化过程中，细胞内的遗传信息没有改变，A正确;心肌细胞和神经细胞功能不同，细胞中蛋白质、细胞器的种类和数量有差异，但并非完全不同，B错误;一般来说，分化具有不可逆性，在生物体内，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡，C正确;题图能表示细胞分化的实质，其中在不同细胞中，D基因都表达，所以D基因控制合成的可能是ATP合成酶，D正确。
3.生物体中的基因可分为管家基因和奢侈基因。管家基因是多细胞生物体的所有细胞均表达的基因，奢侈基因只在生物体某些特定种类的细胞中表达。如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的表达状态，请据图分析：
(1)上述基因属于管家基因的是 ，属于奢侈基因的是 。(填图中标号)
(2)这三种细胞 (填“可能”或“不可能”)为红细胞，理由是_________________________________________________________
______________。
(3)若上述细胞衰老，利用普通光学显微镜，可以观察到细胞衰老的哪些特征 。(至少答出两点)
a
b、c、d
不可能
血红蛋白基因在这三种细胞中都没有表达，而血红蛋白是红细胞
的特有蛋白质
细胞核体积增大，细胞体积变小，染色质固缩等
解析：(1)a基因在所有细胞中都表达，属于管家基因;而b、c、d都只在特定的细胞中才表达，属于奢侈基因。
(2)红细胞中有特有的蛋白质——血红蛋白，而血红蛋白基因在这三种细胞中都没有表达，因此这三种细胞不可能为红细胞。
(3)在普通光学显微镜下，可以观察到衰老细胞的细胞核体积增大，细胞体积变小，染色质固缩等现象。
聚焦 学案三 表观遗传 基因
与性状的关系
NO.3
学案设计
(一)表观遗传
|探|究|学|习|
阅读教材P73资料“柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”，简要回答相关问题：
(1)同一个体不同的体细胞由于分化形成了不同的形态、结构，不同细胞形态、结构不同的根本原因和直接原因分别是什么
提示：根本原因是基因的选择性表达，直接原因是合成了特定的蛋白质。
(2)资料1中，柳穿鱼是一种园林花卉。教材所示的两株柳穿鱼，除了花的 不同，其他方面基本相同。
提示：形态结构
(3)资料2中，某种小鼠实验中F1的基因型均为Avya，却表现为介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型，原因是____________________
___________________________________________________。
提示：Avy基因前端一段特殊碱基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深
(4)柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的 没有改变，但部分碱基发生了甲基化修饰(如图)，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。
提示：碱基序列
|认|知|生|成|
[典例] 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
√
[解析] 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片段中的遗传信息，A错误;由题干可知：Dnmt3基因 某种mRNA Dnmt3蛋白 DNA某些区域甲基化 发育成工蜂，而敲除Dnmt3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，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，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。
(二)基因与性状的关系
1.基因与性状的关系
2.基因控制性状还受到环境的影响，生物体的性状是___________条件共同作用的结果。
基因和环境
3.基因与基因、基因与______________、基因与______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。
基因表达产物
环境
迁移训练
1.下列与表观遗传相关的叙述，错误的是 ( )
A.一个蜂群中，蜂王和工蜂在形态、生理等方面截然不同与表观遗传有关
B.甲基化和乙酰化修饰都可能通过影响基因表达，进而影响生物的表型
C.染色体的组蛋白可能通过修饰作用影响基因的表达
D.表观遗传没有改变基因中的碱基序列，所以不能遗传给后代
√
解析：一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传发挥了重要作用，A正确;构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰影响基因的表达，进而影响生物的表型，B、C正确;表观遗传没有改变基因中的碱基序列，但能够遗传给后代，D错误。
2.下列关于基因与性状的关系，叙述错误的是 ( )
A.细胞中的基因有些表达，有些不表达
B.生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定
C.同一植株不同部位的叶子形态不同，但是其基因一般相同
D.基因、基因表达产物以及环境之间存在着复杂的相互作用
√
解析：科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达，A正确;在大多数情况下，基因与性状的关系不是简单的一一对应关系，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，同时环境对性状也有着重要影响，B错误;同一植株不同部位的叶子形态不同，这是基因选择性表达的结果，同一植株不同部位的细胞源于同一个受精卵的分裂分化，正常情况下基因相同，C正确;基因、基因表达产物以及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，D正确。
3.科学家将饱睡一宿后的志愿者，随机分为正常睡眠组和睡眠干预组(在有灯光的房间内一夜不睡觉)，检测发现睡眠干预组一些基因甲基化水平改变：与脂肪合成、蛋白质分解相关基因表达活跃，而产能基因表达降低。下列叙述错误的是 ( )
A.有灯光照射的房间模拟了白天的生活场景
B.甲基化不改变基因序列但生物表型可发生改变
C.基因甲基化造成的表型效应不能遗传给后代
D.该研究为熬夜会导致肥胖提供了证据支持
√
解析：睡眠干预组是在有灯光的房间内一夜不睡觉，所以有灯光照射的房间模拟了白天的生活场景，A正确;甲基化不改变碱基的序列，但基因表达和表型会发生可遗传变化，B正确，C错误;睡眠干预组中与脂肪合成的相关基因表达活跃，该研究为熬夜会导致肥胖提供了证据支持，D正确。
4.(教材75“思维训练”发掘训练)果蝇的长翅(A)对残翅(a)为显性，由常染色体上的一对基因控制，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。
(1)翅的发育需要经过酶催化的反应，据此你对上述实验现象进行的解释：____________________________________________________
_________。
温度影响与翅发育有关的酶的合成和活性，但不改变遗传信息组成
(2)这个实验说明影响表型的因素是 。
(3)现有一只残翅雄果蝇，请你设计一个简单可行的方案来确定它的基因型。
Ⅰ.实验的方案：_________________________________________
______________________________________________________________________。
基因和环境
让该只残翅雄果蝇与多只正常环境温度下发育的残翅雌果蝇交配，孵化的幼虫在正常的温度环境中培养，观察后代的表型
Ⅱ.预期实验结果和结论：①若 ，则该果蝇的基因型为aa;②若后代均表现为长翅，则该果蝇的基因型为 ;③若后代有的表现为长翅，有的表现为残翅，则该果蝇的基因型为 。
后代均表现为残翅
AA
Aa
解析：(1)根据题干信息“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”，再结合翅的发育需要经过酶催化的反应可知，温度影响与翅发育有关的酶的合成和活性，但不改变遗传信息组成。
(2)这个实验说明影响表型的因素是基因和环境。
(3)现有一只残翅雄果蝇，其基因型可能为AA、Aa、aa，要确定该果蝇的基因型，可让这只果蝇与多只正常环境温度下发育的残翅雌果蝇(aa)交配，将后代置于正常环境温度下发育，观察后代的表型。①若该果蝇的基因型为aa，则后代均表现为残翅;②若该果蝇的基因型为AA，则后代均表现为长翅;③若该果蝇的基因型为Aa，则后代有的表现为长翅，有的表现为残翅。
随堂小结——即时回顾与评价
NO.4
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.细胞分化______(填“是”或“不是”)细胞在发育的过程中因遗传物质的选择性丢失所致，原因是___________________________
_________________________。
2.基因与性状的关系______(填“是”或“不是”)一一对应的关系，原因是_________________________________________________
_________。
不是
细胞分化的本质是基因的选择性表达，而并非选择性丢失
不是
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
3.为什么说生物的性状是基因和环境共同作用的结果
____________________________________________________
________________________________________________。
基因表达产物控制生物体的性状，同时基因表达还受环境影响，所以生物的性状是基因和环境共同作用的结果
三、综合检测反馈
1.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，二者与身高相关的基因型可能相同，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
√
解析：与身高相关的基因型相同的两个人，营养条件等环境因素的差异可能会导致两人身高不同，A正确;绿色幼苗在黑暗中变黄，是因为缺乏光照无法合成叶绿素，是由环境因素造成的，B正确;O型血夫妇基因型均为ii，两者均为纯合子，所以后代基因型仍然为ii，表现为O型血，这是由遗传因素决定的，C正确;高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明高茎豌豆亲本是杂合子，子代出现性状分离，这是由遗传因素决定的，D错误。
2.如图表示基因的作用与性状的表现之间的关系，下列相关叙述正确的是 ( )
A.①过程与DNA复制的共同点是都以DNA的一条链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行
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.人的囊性纤维化和苯丙酮尿症都是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状
D.HIV、大肠杆菌及T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程
√
解析：①过程与DNA复制的不同点：以DNA单链为模板，在RNA聚合酶的作用下进行，A错误。③过程是翻译，直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP，B正确。苯丙酮尿症是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物体的性状;人的囊性纤维化是通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状，C错误。HIV是RNA病毒，侵入人体T细胞后，逆转录形成DNA，再进行①③过程，但大肠杆菌和T2噬菌体不侵染人体细胞，D错误。
3.研究表明，宿主植物可通过DNA甲基化作为对抗病毒感染的反击机制，即引起病毒相关核酸序列的甲基化，进而抑制病毒核酸的复制和转录。番茄对曲叶病毒的耐受性即与该病毒启动子区和编码区的高度甲基化有关。下列叙述错误的是 ( )
A.DNA甲基化受环境条件等因素的影响
B.DNA 甲基化调控基因表达改变了基因的碱基序列
C.曲叶病毒启动子区甲基化可能影响RNA 聚合酶的功能
D.DNA 甲基化属于病毒基因组的表观遗传修饰，会影响基因的表达
√
解析：环境因素会影响DNA甲基化，A正确;DNA 甲基化调控基因表达不改变基因的碱基序列，B错误;曲叶病毒启动子区甲基化抑制RNA聚合酶和启动子结合，从而影响转录的过程，C正确;DNA 甲基化属于病毒基因组的表观遗传修饰，会影响基因的表达，D正确。
4.在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致的。人体内苯丙氨酸的代谢途径如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.缺乏酶⑤会导致人患白化病，缺乏酶③会导致人患尿黑酸症
B.苯丙酮尿症患者可通过摄取不含苯丙氨酸的食物来缓解症状
C.由图推测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
D.苯丙氨酸通过酶①催化形成酪氨酸的过程中存在mRNA与tRNA的结合
√
解析：酪氨酸在酶⑤的催化下会生成黑色素，若缺乏酶⑤，人体细胞不能正常合成黑色素，会导致人患白化病;尿黑酸在酶③的催化下会分解成乙酰乙酸，并通过进一步代谢排出体外，若缺乏酶③，会导致尿黑酸无法正常分解，进而使人患尿黑酸症，A正确。若因酶①缺乏等原因导致人体内苯丙氨酸过多，则苯丙氨酸在酶⑥的催化下大量生成苯丙酮酸，从尿中大量排出，导致苯丙酮尿症，故苯丙酮尿症患者可通过摄取不含苯丙氨酸的食物来缓解症状，B正确。
题图中苯丙氨酸可以通过一系列相应酶转化成相关物质从而表现出相应性状，即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正确。苯丙氨酸通过酶①催化形成酪氨酸只是物质的转化，并未涉及遗传信息的表达，故苯丙氨酸通过酶①催化形成酪氨酸的过程中不存在mRNA与tRNA的结合，D错误。
课时跟踪检测
NO.5
(A级选择题每小题2分,B级选择题每小题4分,本检测满分50分)
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A级 强基固本
1.关于基因表达与性状的关系，下列叙述错误的是( )
A.基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
B.DNA甲基化会改变DNA的碱基序列并使其表达增加
C.DNA甲基化引起的性状改变可以遗传给子细胞
D.生物的性状不完全由基因决定，环境对性状也有影响
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解析： DNA甲基化不会改变DNA的碱基序列，反而会抑制其表达，B错误。
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2.金鱼草的纯合红花植株与纯合白花植株杂交，F1在强光、低温条件下开红花，而在遮阳、高温条件下则开白花。这个实例说明 ( )
A.基因型是性状表现的内在因素
B.表型是基因型的表现形式
C.基因型是性状表现的决定因素
D.表型是基因型与环境共同作用的结果
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解析：金鱼草的纯合红花植株与纯合白花植株杂交得F1(基因型均相同)，同一基因型的个体在强光、低温条件下开红花，在遮阳、高温条件下则开白花，说明环境可以影响生物的表型，即生物的表型是基因型和环境共同作用的结果，D符合题意。
3.吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，会通过某种途径遗传给下一代，属于表观遗传。以下对表观遗传叙述错误的是 ( )
A.DNA甲基化能使基因的碱基序列发生改变，其可能有利于生物适应环境
B.男性吸烟者精子中DNA的甲基化水平明显升高，使精子活力下降
C.DNA甲基化修饰的遗传现象是普遍存在的
D.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
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解析：DNA甲基化并没有改变基因的碱基序列，但可通过遗传传递给子代，则可能有利于生物适应环境，A错误;基因的甲基化水平影响基因的表达，吸烟者精子中DNA的甲基化水平明显升高，使精子活力下降，B正确;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，DNA甲基化修饰的表现遗传现象是普遍存在的，C正确;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，从而影响生物体的性状，D正确。
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4.在DNA甲基转移酶(Dnmt)的作用下，基因启动子区发生胞嘧啶的甲基化，可导致基因转录沉默。某植物用azaC处理后，胞嘧啶的甲基化水平明显降低，开花提前。当敲除Dnmt基因时，甲基化的DNA复制出的子链不会被甲基化。下列说法错误的是 ( )
A.胞嘧啶发生甲基化后，不会改变启动子区的碱基序列
B.Dnmt的作用能使该植物出现表观遗传，可能表现出开花正常
C.在无Dnmt基因时，甲基化的DNA复制三次才能得到去甲基化的DNA
D.上述过程可体现基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状
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解析：DNA甲基化是表观遗传的一种类型，故胞嘧啶发生甲基化后，不会改变启动子区的碱基序列，A正确;由题意可知，当胞嘧啶的甲基化水平降低时，开花提前，而在Dnmt的作用下，基因启动子区发生胞嘧啶的甲基化，能使该植物出现表观遗传，可能表现出开花正常，B正确;
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由题干信息可知，当敲除Dnmt基因时，甲基化的DNA复制出的子链不会被甲基化，结合DNA的半保留复制特点，以一个双链均甲基化的DNA复制为例，复制一次的时候，得到的两个DNA分子均为一条甲基化的链和一条去甲基化的链，复制两次后会得到2个DNA分子两条链均为去甲基化，另外2个DNA分子均为一条链甲基化，另一条链去甲基化，C错误;题述过程可体现基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状，D正确。
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5.海龟在环境温度较高时，受精卵易发育为雌性，其体内雄性基因表达的调控机制如下：环境温度较高时，钙离子大量流入性腺细胞，经过一系列信号转导，抑制Kdm6B酶的活性;Kdm6B有利于组蛋白H3的合成，组蛋白H3与DNA结合紧密，导致雄性基因不表达，使得受精卵更易发育为雌性。下列叙述错误的是 ( )
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A.Kdm6B酶催化Kdm6B的分解
B.温度影响到了雄性基因的转录过程
C.相同基因型的受精卵在分别发育成雄性和雌性后，体内的RNA和蛋白质已完全不同
D.不同温度条件下海龟发育为雄性或雌性都离不开基因的选择性表达
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解析：从“Kdm6B有利于组蛋白H3的合成，组蛋白H3与DNA结合紧密，导致雄性基因不表达，使得受精卵更易发育为雌性”可以推出，Kdm6B较多时更易发育为雌性;根据题意，环境温度较高时，受精卵更易发育为雌性，所以此时Kdm6B会较多，而此时Kdm6B酶的活性受抑制，即Kdm6B酶活性受抑制时会导致Kdm6B的含量增多，说明Kdm6B酶催化Kdm6B的分解，A正确。由环境温度较高时，组蛋白H3与DNA结合紧密，导致雄性基因不表达可以推出，温度影响到了雄性基因的转录过程，B正确。
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相同基因型的受精卵在不同条件下分别发育成雄性和雌性后，体内的遗传物质虽然仍相同，但由于基因的选择性表达，雌性和雄性个体中的RNA和蛋白质不完全不同，C错误。个体发育都离不开基因的选择性表达，D正确。
6.蛋白D 是某种小鼠正常发育所必需,缺乏时表现为侏儒鼠。小鼠体内的A基因(位于染色体上)能控制该蛋白的合成,a 基因则不能。A基因的表达受位于其上游的P序列的调控。P 序列在精子中是非甲基化状态,甲基传给子代则A 基因正常表达;在卵细胞中是甲基化状态,传给子代则A 基因不能正常表达,如图所示。下列说法错误的是 ( )
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A.基因是否表达与 DNA 甲基化有关, DNA 甲基化对机体是不利的
B.基因型是Aa 的个体不一定是正常鼠,若是AA 则一般是正常鼠
C.降低甲基化酶的活性,发育中的小鼠侏儒症状不一定都能缓解
D.基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异可能与表观遗传有关
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解析： DNA甲基化会影响基因的表达,但DNA甲基化不一定对机体是不利的,A错误。P序列在精子中是非甲基化状态,传给子代能正常表达;在卵细胞中是甲基化状态,传给子代不能正常表达,故基因型为Aa的个体可能是侏儒鼠,若是AA,则必有一个A来自雄鼠,则表现为正常鼠,B正确。降低甲基化酶的活性,导致P序列甲基化程度降低,对A基因表达的抑制作用降低,从而使得发育中的小鼠侏儒症状(基因型为Aa)能一定程度上缓解,但基因型为aa的小鼠侏儒症状无法缓解,C正确。基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异可能与表观遗传有关,D正确。
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7.人的血红蛋白由4条肽链组成,控制人的血红蛋白的基因分别位于11号、16号染色体上,但在人的不同发育时期血红蛋白分子的组成不同。下图表示人的不同时期表达的血红蛋白基因及血红蛋白组成,据图判断下列分析错误的是 ( )
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A.基因与性状之间并不都是一一对应的关系，血红蛋白受多个基因控制
B.图中的多种血红蛋白基因之间均为非等位基因，其表达有时间顺序
C.6种血红蛋白基因属于奢侈基因，在人的配子中均不表达
D.胎儿的红细胞中存在图中血红蛋白基因，但成年人的红细胞中不存在
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解析：从图示可以看出，基因与性状之间并不都是一一对应的线性关系，控制人的血红蛋白的基因有6种，A正确。图中的多种血红蛋白基因是位于同一染色体的不同位置或者非同源染色体上的非等位基因;人的不同发育时期表达的血红蛋白基因不同，具有时间顺序，B正确。6种血红蛋白基因只在红细胞中表达，属于奢侈基因，在人的配子中均不表达，C正确。人的成熟红细胞中没有细胞核，不存在图中血红蛋白基因;未成熟的红细胞中含有细胞核，存在图中血红蛋白基因，D错误。
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8.(14分)香豌豆的花色由非同源染色体上的两对等位基因(C/c和P/p)控制，下图为基因控制物质合成的途径(不考虑异常情况)。
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(1)根据题干信息，从基因与性状的关系上分析，能够得出的结论：①基因通过控制 来控制代谢过程，进而控制生物体的性状;② 。
(2)开紫花的基因型有 种。基因型为CcPp的紫花香豌豆自交，后代植株的花色中紫色∶白色= ，其中能够稳定遗传的白花香豌豆的基因型有 。
(3)两株白花香豌豆杂交的后代中紫花香豌豆占1/4，这两株香豌豆的基因型为 。
酶的合成
一种性状可以由多对基因控制
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9∶7
CCpp、Ccpp、ccPP、ccPp、ccpp
Ccpp和ccPp
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解析：(1)从图中可以看出，基因和性状的关系：一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;二是花色由两对基因控制，说明一种性状可以由多对基因控制。
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(2)紫花植株需要有酶C和酶P，所以基因型是C_P_，有CCPP、CcPP、CCPp和CcPp四种基因型;CcPp自交，子代基因型及比例为C_P_∶C_pp∶ccP_∶ccpp=9∶3∶3∶1，只有C_P_表现为紫花，其余全是白花，所以紫花∶白花=9∶7，白花植株的基因型有CCpp、Ccpp、ccPP、ccPp、ccpp，自交都不发生性状分离，所以都能稳定遗传。
(3)白花香豌豆杂交产生的后代中紫花香豌豆(基因型是C_P_)占1/4，说明亲代基因型是Ccpp和ccPp。
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B级 发展提能
9.斑马鱼幼鱼正常发育温度为28 ℃，在幼鱼发育的第20~30天分别用23 ℃、28 ℃和33 ℃处理，测得雌雄比分别为7∶3、1∶1和3∶7。S1和S2分别为雌、雄性分化指示基因，5 AZA为DNA甲基化抑制剂。不同条件处理斑马鱼幼鱼的实验结果见下图。下列叙述不正确的是( )
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A.斑马鱼雌雄表型受环境因素和基因的共同影响
B.33 ℃培育使雄性分化指示基因表达上调促使雄性数量偏多
C.高温提高甲基化水平进而使雌性分化指示基因的表达上调
D.全球气候变化会对斑马鱼群体的性别比例产生影响
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解析：根据题意以及题图结果可知，斑马鱼雌雄表型受基因S1、S2以及温度共同影响，A正确;由图1可知，相较于正常发育温度28 ℃，温度升高(33 ℃)会抑制S1基因表达，促进S2基因表达，促使雄性数量偏多，结合图2可知，33 ℃的条件下，DNA甲基化抑制剂降低DNA甲基化水平后，提高了S1基因的表达量，则高温提高S1基因甲基化水平，进而使雌性分化指示基因的表达下调，B正确，C错误;斑马鱼雌雄表型受环境温度的影响，因此全球气候变化会对斑马鱼群体的性别比例产生影响，D正确。
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10.(18分)遗传组成相似的雌性蜜蜂幼虫，若一直以蜂王浆为食将发育成蜂王，若以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。研究表明，蜂王浆会导致幼虫DNA甲基化减少，进而发育为蜂王。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，如下图所示，DNMT3基因的双链为α链和β链。请回答下列问题：
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(1)如果①以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列为 。过程②发生的场所是 ，其模板是 。
(2)DNA甲基化若发生在基因的启动子序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制遗传信息的_______过程。
5' CUUGCCAGC 3'
核糖体
mRNA
转录
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(3)研究表明蜂王浆中的蛋白是决定雌性蜜蜂幼虫发育成为蜂王的关键因素，请根据题干信息推测蜂王浆中的蛋白可能 (填“促进”或“抑制”)DNMT3蛋白活性。
抑制
(4)已知注射DNMT3 siRNA(小干扰RNA)能抑制DNMT3基因表达，为验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素，科研人员取多只生理状况相同的雌蜂幼虫，平均分为A、B两组，请根据提示完成表中内容。
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组别 处理方式 饲养方式 培养条件 预期结果
A组 ①_____________ _______________ ____________ ②___________ _____ 其他条件相同且适宜 工蜂
B组 注射适量DNMT3 siRNA溶液 饲喂花粉和花蜜 ③______
注射等量不含
DNMT3 siRNA
溶液的溶剂
饲喂花粉和
花蜜
蜂王
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(5)综上所述，性状是 的结果。
基因和环境共同作用
解析：(1)过程①表示转录，若①以基因的β链为模板，根据碱基互补配对原则，以及RNA聚合酶的移动方向(沿着模板链3'端→5'端方向移动)，则虚线框中合成的RNA的碱基序列为5' CUUGCCAGC 3'。过程②是以RNA为模板合成蛋白质的过程，表示翻译，翻译的场所是细胞质中的核糖体;翻译的模板是mRNA。
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(2)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，若DNA甲基化发生在基因的启动子序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制遗传信息的转录过程。
(3)蜂王浆导致幼虫DNA甲基化减少，进而发育为蜂王。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，由此可推测，蜂王浆中的蛋白可能抑制DNMT3蛋白活性，使幼虫DNA甲基化减少，进而发育为蜂王。
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(4)DNMT3 siRNA(小干扰RNA)能抑制DNMT3基因表达，本实验的目的是验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素，因此实验的自变量为是否注射适量的DNMT3 siRNA，因变量是雌蜂幼虫发育的结果，据此补充实验过程见答案。如果A组发育成工蜂，B组发育成蜂王，则能验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素。
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(5)如果没有蜂王浆中的蛋白的影响，雌蜂幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂，受基因控制，如果有蜂王浆中的蛋白的影响，蜂王浆中的蛋白导致雌蜂幼虫DNA甲基化减少，进而发育为蜂王，该过程环境影响了基因的表达，综上所述，性状是基因和环境共同作用的结果。
