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第2节 基因表达与性状的关系
任务一 基因控制性状的方式
任务二 基因的选择性表达与细胞分化
任务三 基因与性状的关系
一、基因表达产物与性状的关系
1.基因通过控制__________来控制__________，进而控制生物体的性
状。如：圆粒豌豆、皱粒豌豆；白化病等。
2.基因通过控制______________直接控制生物体的性状。如囊性纤维化。
酶的合成
代谢过程
蛋白质的结构
二、基因的选择性表达与细胞分化
1.细胞中表达的基因类型
(1)在____________都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持________
___________所必需的。如：核糖体蛋白基因、 合成酶基因。
(2)只在某类细胞中____________的基因。如：胰岛素基因。
所有细胞中
细胞基本生命活动
特异性表达
2.细胞分化的本质:__________________。
基因的选择性表达
三、表观遗传
1.概念:生物体基因的碱基序列__________,但基因表达和表型发生可
遗传变化的现象。
2.发生时间:表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、______和衰老
的整个生命活动过程中。
3.类型：_____甲基化；构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等
修饰。
保持不变
发育
四、基因与性状的关系
1.在大多数情况下，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。
同时生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重
要影响。
2.基因与基因、基因与基因表达产物、____________之间借助复杂的
相互作用,形成一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。
基因与环境
(1)基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,如人类白化
病。( )
×
[解析] 人类的白化病是由编码酪氨酸酶的基因异常引起的,属于基因
通过控制酶的合成间接控制生物体性状的实例。
(2)人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异，体现了基因的选择性表达。
( )
×
[解析] 人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异,是因为基因不同。
(3)人体肌细胞与幼红细胞中核基因、 、蛋白质均不同。( )
×
[解析] 人体肌细胞与幼红细胞中核基因相同， 和蛋白质不完
全相同，有些基因在二者中都表达，如 合成酶基因，所以存在
相同的 、蛋白质。
(4) 的甲基化仅通过影响翻译过程而影响表型。( )
×
[解析] 的甲基化仅通过影响转录过程而影响表型。
(5)基因发生甲基化会引起碱基序列发生变化，并可遗传。( )
×
[解析] 基因发生甲基化不会引起碱基序列发生变化。
(6)吸烟会导致精子中 的甲基化水平升高，从而影响基因表达。
( )
√
任务一 基因控制性状的方式
【资料】 下面分别是皱粒豌豆形成机制、人的白化症状、囊性纤维
化发生机制的示意图。
1.皱粒豌豆的形成机制示意图
淀粉分支
淀粉
高
保留水分
异常
降低
低
失水
2.人的白化症状发生机制示意图
3.囊性纤维化发生机制示意图
［分析］
(1)请对皱粒豌豆形成机制的示意图进行补充完善。
[答案] 淀粉分支; 淀粉; 高; 保留水分; 异常; 降低; 低; 失水
(2)资料1、2说明：___________________________________________
________________。
(3)资料3说明：______________________________________________。
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
基因、蛋白质与性状的关系
例1 [2024·广东深圳期末] 孟德尔曾经研究过豌豆种子的圆粒与皱粒。
豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分。皱粒豌豆的
中插入了一段外来 序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，
导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低。下列叙述错误的是
( )
A.豌豆的圆粒与皱粒是一对相对性状
B.豌豆粒中水可与淀粉结合成为结合水
C.淀粉分支酶的作用是催化淀粉水解
D.该实例体现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
√
[解析] 相对性状是指同种生物同一种性状的不同表现类型，豌豆的
圆粒与皱粒是一对相对性状，A正确；水分子可与淀粉、蛋白质等结
合成为结合水，由题意“豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效地保
留水分”可知，豌豆粒中水可与淀粉结合成为结合水，B正确；分析
题意可知，淀粉分支酶的作用是催化淀粉的合成，C错误；该实例体
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，是生物控制性状的间接途径，D正确。
例2 囊性纤维化是一种单基因遗传病，患者的 蛋白(细胞膜上转
运氯离子的载体蛋白，由 基因控制合成)功能异常。下列关于
囊性纤维化的叙述，错误的是( )
A.该疾病在遗传过程中遵循孟德尔的分离定律
B.该疾病表明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状
C.该疾病患者体内有结构发生改变的 基因
D. 基因表达的产物无须加工即可具有相应功能
√
[解析] 囊性纤维化是一种单基因遗传病，即由一对等位基因控制的
遗传病，该病的遗传遵循孟德尔的分离定律，A正确；题述实例表明
基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状，B正确；囊性纤维
化患者有致病基因，该致病基因就是结构发生改变的 基因，C
正确； 基因表达的产物是位于细胞膜上的蛋白质，所以需要内
质网和高尔基体的加工，D错误。
例3 如图为人体中基因对性状控制过程示意图，据图分析可以得出
( )
A.过程①需要 单链作模板，葡萄糖作为能源物质为其直接供能
B.过程①②都主要发生在细胞核中，且遵循的碱基互补配对方式相同
C.基因1与基因2对性状的控制方式相同
D.基因1通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
√
[解析] 过程①是转录，转录是以
的一条链为模板合成 的过程，
直接供能物质是 ，A错误；过程
①是转录，主要在细胞核中进行，过程②是翻译，在细胞质中进行，转
录时碱基互补配对方式有、、、 ，而翻译时碱基
互补配对方式有、、、 ，因此两个过程遵循的碱
基互补配对方式不完全相同，B错误；基因1通过控制血红蛋白的结构直
接控制生物性状，缺乏酪氨酸酶会导致黑色素无法合成，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体的性状，C错误，D正确。
任务二 基因的选择性表达与细胞分化
【资料】 阅读教材P72基因的选择性表达与细胞分化内容及“思
考·讨论”中分析不同类型细胞中和 的检测结果。
［分析］
(1)教材“思考·讨论”材料中，各细胞内的基因均相同，细胞内的
不同，基因表达产物不同。你认为细胞内表达的基因有相同
的吗？如果有的话，请举例说明。_____________________________
_________。
有，如核糖体蛋白基因、合成酶基因
(2)材料中，3种细胞中的 都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰
岛素基因，但在每种细胞中只检测到其中一种基因的 ，这一
事实说明____________________________________________________。
细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性
(3)同一生物的不同细胞中蛋白质种类会有不同,根本原因是_____
(填“”或“ ”)不同。
(4)联系有丝分裂知识，高度分化的动植物体细胞中仍含有本物种全套
遗传信息的原因是__________________________________________。
(5)通过分析可知，细胞分化的根本原因是__________________。基
因的选择性表达与基因表达的调控有关。
所有体细胞都是由受精卵经过有丝分裂而来的
基因的选择性表达
1.“管家基因”和“奢侈基因”
(1)“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
维持细胞基本生命活动所必需的。例如： 水解酶基因。
(2)“奢侈基因”：只在某类细胞中特异性表达的基因，指导合成的蛋
白质与细胞特定的功能有关。如：胰岛素基因、抗体基因。
2.细胞分化
(1)细胞分化的标志
①分子水平：基因选择性表达，转录出特定的 、合成了某种
细胞特有的蛋白质，如卵清蛋白、胰岛素。
②细胞水平：形成不同种类的细胞。
(2)分化细胞表达的基因：所有“管家基因”和部分“奢侈基因”。
(3)细胞分化的“变”与“不变”
①不变： 、细胞的数目。
②改变： 、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。
例4 下表表示某人体内三种不同细胞中的基因存在及表达情况，下
列有关说法不正确的是( )
细胞种类 基因存在情况 基因表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛A细胞 √ √ √ √ √ √
眼晶状体细胞(胚胎中) √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
A.甲基因不可能是控制卵清蛋白合成的基因
B.丁基因可能是 合成酶基因
C.三种细胞不同的根本原因是细胞中的遗传信息不同
D.三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是这些细胞都
来源于同一个受精卵
√
细胞种类 基因存在情况 基因表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛A细胞 √ √ √ √ √ √
眼晶状体细胞(胚胎中) √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
[解析] 甲基因在胰岛A细胞中表达，所以甲基因不可能是控制卵清
蛋白合成的基因，A正确； 合成酶基因在所有细胞中都表达，所
以丁基因可能是 合成酶基因，B正确；三种细胞不同的根本原因
是基因的选择性表达，C错误；三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基
因的根本原因是这些细胞都来源于同一个受精卵，D正确。
细胞种类 基因存在情况 基因表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛A细胞 √ √ √ √ √ √
眼晶状体细胞(胚胎中) √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
例5 科学家研究发现，细胞中基因有些表达，有些不表达。在不同
类型的细胞中，表达的基因大致分为两类：一类是管家基因，即在
所有细胞中都表达的基因，其产物是维持细胞基本代谢所必需的；
另一类是奢侈基因，即只在某类细胞中特异性表达的基因。下列有
关叙述错误的是( )
A.同一个体不同细胞含有的奢侈基因不同
B.呼吸酶、 水解酶相关基因为管家基因
C.细胞分化的本质是奢侈基因的选择性表达
D.已高度分化的细胞，一般不能转化为其他类型细胞
√
[解析] 同一个体不同细胞含有的管家基因和奢侈基因都相同，只是
奢侈基因发生选择性表达，A错误；每个细胞中都有呼吸酶和 水
解酶，所以相关基因是管家基因，B正确；奢侈基因每个细胞中都有，
但只在特定细胞中表达，细胞分化的本质是奢侈基因的选择性表达，
C正确；细胞分化通常是不可逆的，即已高度分化的细胞，一般不能
转化为其他类型细胞，D正确。
任务三 基因与性状的关系
【资料】 阅读教材P73“思考·讨论”中柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛
色的遗传。
［分析］
(1)柳穿鱼花的形态结构的遗传分析
高度甲基化
不表达
两侧对称花
两侧对称花
辐射对称花
(2)小鼠毛色的遗传分析
①实验现象
②原因分析：基因的前端有一段决定 基因表达水平的特殊的
碱基序列被__________，甲基化程度越高， 基因表达受到的抑制
越______。
甲基化
明显
(3)上述(1)和(2)展示的遗传现象都表现为基因的__________保持不变，
但部分碱基发生了________修饰，______了基因的表达，进而对表
型产生影响。这种 甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同
样的表型，这是一种__________。
碱基序列
甲基化
抑制
表观遗传
【情境】如图为某生物染色体上的基因与该生物某些性状的关系简图。
(1)分析图示可知，基因与性状不是简单的一一对应的关系，其关系
如下：
(2)除此之外，生物体的性状还受__________的影响。
环境条件
一个基因
多个性状
多个基因
［分析］
1.基因与性状的关系并不都是简单的线性关系,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。
2.表观遗传
(1)表观遗传的原因： 甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、
乙酰化等修饰。
(2)表观遗传的特点
①可遗传：基因表达的调控和表型可以遗传给后代。
②不变性：基因的碱基序列保持不变。
③可逆性： 的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的
可以发生去甲基化。
(3)理解表观遗传注意三个问题
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基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。
例6 [2024·广东东莞期中] 基因表达与生物性状的体现是一个错综复
杂的过程，下列叙述错误的是( )
A.同卵双胞胎在长相、性格等方面的差异可能与表观遗传有关
B. 甲基化修饰会改变碱基排列顺序，这种变异可以传递给子代
C.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.基因表达的过程可能会受到该基因表达产物、其他基因、环境因
素等的影响
√
[解析] 同卵双胞胎含有的遗传物质相同，但在长相、性格等方面存
在差异，产生差异的原因可能与表观遗传有关，A正确； 甲基化
修饰不会改变碱基排列顺序，只是影响了基因表达和表型，这种变
异可以传递给子代，B错误；基因与性状之间的关系不是简单的一一
对应关系，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，C正确；基因表达的过程可能会受到该基因表达产物、
其他基因、环境因素等多种因素的影响，即基因与基因之间、基因
与表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，D正确。
例7 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。蛋白是 基
因表达的一种甲基化转移酶，能使 某些区域添加甲基基团
(如图所示)，敲除 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。下列有关叙述错误的是( )
A.甲基化后可能干扰了聚合酶与 部分区域的识别和结合
B.蜂王浆可能会导致细胞中 基因的表达水平下降
C.分子中胞嘧啶和 甲基胞嘧啶都可以与鸟嘌呤配对
D.被甲基化的 片段中遗传信息发生改变，从而使生物的性状发
生改变
√
[解析] 甲基化使得转录过程受阻，可能干扰了 聚合酶
与相关区域的识别和结合，A正确；敲除 基因后，蜜蜂
幼虫将发育成蜂王，与取食蜂王浆有相同效果，由此推测蜂王浆可
能使 基因表达水平下降，B正确；胞嘧啶无论是否被甲基化，
都能与鸟嘌呤发生配对，C正确；被甲基化的 片段遗传信息没变，
只是甲基化抑制了基因的表达，对生物的性状产生影响，D错误。
1.下图为某人体中肌细胞、未成熟红细胞和神经细胞产生过程中部分基因表达情况的模式图，据图推断关于这三类细胞的说法正确的是 ( )
A. 含有的遗传信息相同
B. 含有的蛋白质完全相同
C. 含有的蛋白质种类完全不相同
D. 形成的原因是基因的选择性丢失
√
[解析]肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂而来的,所含的遗传物质相同,A正确;肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞是细胞分化形成的,而细胞分化的实质是基因的选择性表达,所以这三类细胞含有的蛋白质不完全相同,B、C、D错误。
2. 有人说“基因是导演,蛋白质是演员,性状是演员的表演作品”。结合所学,下列说法不合理的是 ( )
A. 基因中核苷酸序列多样性是蛋白质多样性的根本原因
B. 不同的核苷酸序列通过转录、翻译可能合成相同的蛋白质
C. 某些基因可以通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状
D. 同种生物不同个体间的性状差异是基因选择性表达的结果
√
[解析] DNA经过转录形成mRNA,而mRNA经过翻译形成蛋白质,因此基因中核苷酸序列多样性是蛋白质多样性的根本原因,A正确;由于密码子具有简并性等原因,不同的核苷酸序列可能合成的蛋白质相同,B正确;基因可以通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状,C正确;同种生物不同个体间的性状差异是不同个体基因不同导致的,而不是基因的选择性表达,D错误。
3.下列关于表观遗传的叙述，错误的是（ ）
A．表观遗传现象普遍存在于生物体的整个生命活动过程中
B．表观遗传现象是可遗传的
C．高温下发育为长翅的残翅果蝇，常温下子代仍发育为残翅属于表观遗传
D．表观遗传现象中基因的碱基排列顺序不发生改变
√
[解析] 表观遗传是指生物体基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。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，是非常重要的生命现象，A正确；表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂在细胞或个体间遗传，故表观遗传现象是可遗传的，B正确；“高温下发育为长翅的残翅果蝇，常温下子代仍发育为残翅”这是说残翅性状由基因决定的，但也受环境温度影响，故说明生物的性状 （或表型） 是基因 （或基因型） 与环境共同作用的结果，该现象不属于表观遗传，C错误；表观遗传现象是指由于基因表达发生改变但不涉及DNA序列的变化，故表观遗传现象中基因的碱基排列顺序不发生改变，D正确。
4. 家兔皮下脂肪，白色对黄色为显性。将纯种白色脂肪家兔与黄色脂肪家兔杂交，对它们生下的小兔喂以含叶绿素的饲料时，小兔的皮下脂肪为黄色，则说明（ ）
A．基因型相同，表型一定相同
B．表型是基因型与环境条件共同作用的结果
C．表型相同，基因型一定相同
D．在相同条件下，基因型相同，表型也相同
√
[解析] 由于白色对黄色为显性，设白色基因为A，黄色基因为a，则纯种白色脂肪家兔与黄色脂肪家兔杂交，后代均为Aa，白色对黄色为显性，正常情况下后代应该全是白色的，但是由于对它们生下的小兔喂以含叶绿素的饲料时，小兔的皮下脂肪为黄色，说明喂以含叶绿素的饲料影响了后代的表型，因此表型是基因型和环境条件共同作用的结果，故选B。
5. DNA甲基化通常发生在DNA的CG序列密集区，发生甲基化的DNA可以和甲基化DNA结合蛋白结合，使DNA链发生高度紧密排列，导致RNA聚合酶无法与其结合。下列错误的是（ ）
A．神经细胞中，呼吸酶基因处于非甲基化状态
B．结构越不稳定的DNA越容易发生甲基化
C．DNA甲基化可调控基因的选择性表达
D．对DNA去甲基化后其上的基因可以正常表达
√
[解析] 神经细胞中，呼吸酶基因处于表达状态，故呼吸酶基因处于非甲基化状态，A正确；“DNA甲基化通常发生于DNA的CG序列密集区”，而G和C之间有三个氢键，稳定性较高，故结构越稳定的DNA越容易发生甲基化，B错误；甲基化直接抑制基因的转录，从而使基因无法控制合成相应的蛋白质，因此甲基化可以调控基因的选择性表达，调控分化细胞的功能，C正确；甲基化是表观遗传，表观遗传是指生物体基因的碱基序列不变，故对DNA去甲基化后其上的基因可以正常表达，D正确。
练习册
知识点一 基因表达产物与性状的关系
1.科学家深入研究发现，着色性干皮病是一种常染色体隐性遗传病，
此病是由患者体内缺乏修复酶， 损伤后不能修复而引起的，
这说明一些基因( )
A.通过控制酶的合成，从而直接控制生物性状
B.通过控制蛋白质分子结构，从而直接控制生物性状
C.通过控制酶的合成控制代谢过程，从而控制生物的性状
D.可以直接控制生物性状，发生突变后生物性状随之改变
√
[解析] 着色性干皮病是一种常染色体隐性遗传病，因为患者体内缺
乏修复酶， 损伤后不能修复。这说明一些基因通过控制酶
的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状，C正确。
2.［教材拓展］ 酪氨酸酶存在于正常人体的皮肤、毛囊等处的细胞
中，它能将酪氨酸转变为黑色素，下列相关叙述正确的是( )
A.人体的神经细胞和肌肉细胞中都含有控制酪氨酸酶合成的基因
B.白化病实例说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C.酪氨酸合成酶基因表达的产物是酪氨酸
D.老年人头发变白是控制酪氨酸酶合成的基因异常引起的
√
[解析] 一个人的体细胞都是由同一个受精卵经分裂、分化而来的，
几乎都含有该生物全部的基因，因此人体的神经细胞和肌肉细胞中
含有控制酪氨酸酶合成的基因，A正确；白化病形成的根本原因是控
制酪氨酸酶合成的基因发生了异常，这一实例说明基因通过控制酶
的合成来控制细胞代谢，进而间接控制生物体的性状，B错误；酪氨
酸是一种氨基酸，不是基因表达的产物，酪氨酸合成酶基因表达的
产物是酪氨酸合成酶，C错误；老年人头发变白的原因是酪氨酸酶的
活性降低，黑色素合成减少，D错误。
3.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
变化示意图。从图中不能得出的是( )
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.生物性状由基因决定，也受环境影响
D.若基因①不表达，则基因②和基因③不表达
√
[解析] 花青素决定花的颜色，而花
青素的合成是由多对基因共同控制
的，A不符合题意；基因①②③分
别通过控制酶1、2、3的合成来控制
花青素的合成，B不符合题意；花青素在不同 条件下显示不同颜色，
说明环境因素也会影响花色，C不符合题意；基因具有独立性，基因①
是否表达不会影响基因②和基因③的表达，D符合题意。
知识点二 基因的选择性表达与细胞分化
4.在生物体内，细胞没有表现出全能性而是分化为不同的组织、器官，
其原因是( )
A.细胞丧失了全能性
B.不同细胞中遗传信息的执行情况不同
C.不同的细胞中遗传信息不完全相同
D.在个体发育的不同时期，细胞内的遗传物质发生了变化
[解析] 细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，即不同细胞中遗
传信息的执行情况不同，B正确。
√
5.[2024·广东深圳期中]管家基因是指所有细胞中均要表达的一类基
因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，而奢侈基因是指不
同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的
形态结构特征与功能。如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的
活动状态。下列有关叙述不正确的是( )
A.基因 属于管家基因
B.细胞A、B、C结构和功能不同的原因是遗传物质不同
C.细胞B最可能为胰岛细胞
D.基因、、 的主要差异是脱氧核苷酸序列不同
√
[解析] 基因是催化葡萄糖 丙酮酸的
酶的基因，葡萄糖 丙酮酸的过程属
于细胞呼吸的第一阶段，而细胞呼吸是
维持细胞基本生命活动所必需的，因此
基因 属于管家基因，A正确；细胞A、B、C结构和功能不同的原因是基
因的选择性表达，B错误；细胞B能表达胰岛素基因，胰岛素是胰岛B细
胞分泌的，因此细胞B为胰岛细胞，C正确；基因、、 最本质的区别
在于脱氧核苷酸的序列不同，D正确。
知识点三 基因与性状的关系、表观遗传
6.[2024·山东青岛期末]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；生物体中，基因与性状的关系不是简单的一一对应的关系，
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，
生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影
响，B错误；不考虑基因突变的情况下，同一植株不同部位的细胞源
于同一个受精卵的分裂分化，所以基因一般相同，C正确；基因与基
因、基因与基因表达产物以及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，D正确。
7.［教材拓展］ 同一株水毛茛，裸露在空气中的叶
(气生叶)和浸在水中的叶(水生叶)，表现出两种不同的
形态。下列有关分析错误的是( )
A.出现两种形态的叶，可能是环境因素不同引起的
B.细胞分裂使两种形态的叶细胞的基因组成不一样
C.生物的性状表现是基因型和环境共同作用的结果
D.气生叶呈盘状，叶面积增加，有利于接受更多的光照
√
[解析] 叶形的差异，可能是由环境因素造成的，水生
叶叶片呈丝状能减少水流冲刷，气生叶叶面积增大，
可以接受更多的光照，提高植株的光合效率，A、D正
确；由于植株的体细胞都是由受精卵经有丝分裂、分
化而来的，所以两种形态的叶细胞的基因组成是相同
的，B错误；生物的性状是由基因和环境决定的，即生
物的性状表现是基因型和环境共同作用的结果，C正确。
8.[2024·云南曲靖期末]柳穿鱼是一种园林花卉，因其 基因的部
分碱基发生了甲基化修饰，花的形态结构发生改变。下列相关叙述
错误的是( )
A.柳穿鱼 基因的碱基序列没有发生改变
B.柳穿鱼 基因的表达受到了抑制
C.柳穿鱼花的形态结构发生的改变可遗传
D.只有通过甲基化才能改变生物的性状
√
[解析] 柳穿鱼 基因的部分碱基发生了甲基化修饰，但其碱基序
列没有发生改变，A正确；基因的 甲基化修饰可能阻碍了基
因的转录过程，B正确；基因的 甲基化修饰会遗传给后代，
C正确；生物的性状是由基因和环境共同决定的，并不是只有通过甲
基化才能改变生物的性状，如环境因素也可能改变生物的性状，D错误。
9.[2024·河北沧州月考]低温是诱导某些植物
开花所必需的条件。在这些植物生长初期，
若给予一定时间的低温处理，便可大大加
快其开花进程，并可使其在当年正常结实
A.植物 开花基因甲基化水平改变引起基因碱基序列改变属于表观遗传
B.低温处理后，植物 开花基因的复制和转录过程会发生显著改变
C.植物开花过程受外界环境的影响较大，但根本上还是由基因控制的
D.低温处理可以提高该植物 的甲基化水平，从而间接促进开花
从而得到成熟的种子。下图表示低温诱导植物 开花的作用机理。根据
上述信息，下列推论合理的是( )
√
[解析] 植物 开花基因甲基化水平改变，
但基因的碱基序列并没有改变，只是表达
水平改变引起表型改变，属于表观遗传，A
错误；依据题图可以看出，低温处理后，
植物 开花基因的转录过程会发生显著改变，复制过程在题图中没有体
现，B错误；根据题中信息可知，低温处理通过影响基因的表达来影响
植物开花过程，因此植物开花过程受外界环境的影响较大，但根本上还
是由基因控制的，C正确；根据题中所给信息可知，低温处理可以降低
该植物 的甲基化水平，从而间接促进开花，D错误。
10.我国科学家揭示，过量表达的 基因可以让水稻的产量
增加至少。 基因的表达在水稻中被光照和低氮状态
诱导，其表达产物是一种转录激活剂，可以增强与光合作用、氮利
用和开花密切相关的五个基因的表达。下列叙述错误的是( )
A.受光照和低氮状态的调控，相关基因会选择性表达
B. 基因的表达产物作用于 ，从而激活转录
C. 基因的表达产物的作用具有一定的特异性
D.该研究表明，一个基因可以影响生物体的多个性状
√
[解析] 基因的表达受光照和低氮状态诱导，A正确；
基因的表达产物是一种转录激活剂，而 是转录产物，
所以 基因表达产物不是作用于 ，B错误；
基因的表达产物可以增强与光合作用、氮利用和开花密
切相关的五个基因的表达，而不是增强所有基因的表达，故其作用
具有一定的特异性，C正确； 基因可以影响与光合作用、
氮利用、开花等密切相关的多个性状，D正确。
11.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，
甲基化是遗传印记重要的方式之
一。印记是在配子发生和个体发育过
程中获得的，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
的基因(存在有功能型A和无功能型 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。下列说法错误的是( )
A.雌配子中印记重建后，A基因碱基序
列保持不变
B.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基因来自其
父方
C.亲代雌、雄鼠的基因型均为 ，但表
型不同
D.亲代雌鼠与雄鼠杂交，子代小鼠的表型及比例为生长正常鼠∶
生长缺陷鼠
√
[解析] 基因甲基化会影响其表达，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，A正确；由图中配子
形成过程中印记发生的机制可知，雄配子中
印记重建后基因去甲基化，雌配子中印记重
建后基因甲基化，亲代雌鼠的A基因未甲基化，可以断定亲代雌鼠的A
基因来自其父方，B正确；
亲代雌、雄鼠的基因型均为 ，但表型不同，
原因是细胞中 中发生甲基化的基因不同，
且被甲基化的基因不能表达，C正确；亲代
雌鼠基因型为 ，产生配子为甲基化A(之后
用表示) 甲基化 (之后用表示)，
雄鼠基因型为 ，产生的配子为未甲基化未甲基化 ，由于被
甲基化的基因不能表达，所以子代小鼠基因型及比例为(生长正常
鼠) (生长正常鼠) (生长缺陷鼠) (生长缺陷鼠) ，
即子代小鼠的表型及比例为生长正常鼠∶生长缺陷鼠 ，D错误。
12.某二倍体两性花植物的花色有白色、黄色和红色三种，花色受三
对独立遗传的等位基因控制。基因表达的酶 使白色物质转化为黄
色色素，基因表达的酶 使黄色色素转化为红色色素，A基因表达
的产物抑制 基因的表达，色素转化的关系如图所示。
(1)图示情况反映了基因表达与性状的关系是基因控制酶的合成，从
而______(填“直接”或“间接”)控制性状。
间接
[解析] 图中反映了基因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。
(2)在正常情况下，开____花的植株对应的基因型种类最多；若开黄
花的植株自交出现了性状分离，它的基因型为_______。
白
[解析] 开黄花植株基因型为 ，有2种基因型；开红花植株基因
型为，有4种基因型；开白花植株基因型为 (18种)和
(3种)，共21种基因型，因此开白花的植株对应的基因型种类
最多。若开黄花 的植株自交出现了性状分离，说明其为杂合
子，它的基因型为 。
(3)基因型为 的植株自交，子代花色的表型及比例是________
_____________________。
白花∶红花∶黄花
[解析] 基因型为 的植株自交，子代花色的表型及比例是白花
红花 黄花
。
(4)有报道称上述植物受精卵中来自父方的基因会甲基化，抑制 基
因的表达，发生表观遗传；来自母方的 基因不会甲基化，不发生表
观遗传。现有纯合黄花植株与纯合红花 植株，请
设计简便实验验证该报道的真实性。
实验思路：_________________________________________________
_____________________________________________；
预期结果：________________________________________________。
选取纯合黄花植株与纯合红花植株进行正反交实验，其中黄花植株作为父本时视为正交，观察子代的表型
正交时子代均为红花植株，反交时子代均为黄花植株
[解析] 要验证该报道的真实性，应采取正反交的方法进行遗传实验。
取纯合黄花与纯合红花 进行正反交实验。若
作父本,基因甲基化，则子代基因型虽然是 ，但均表
现为黄花，而作母本时 基因不被甲基化，子代表现为红花。第2节 基因表达与性状的关系
【预习梳理】
一、1.酶的合成 代谢过程
2.蛋白质的结构
二、1.(1)所有细胞中 细胞基本生命活动
(2)特异性表达
2.基因的选择性表达
三、1.保持不变
2.发育
3.DNA
四、2.基因与环境
【预习检测】
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
[解析] (1)人类的白化病是由编码酪氨酸酶的基因异常引起的,属于基因通过控制酶的合成间接控制生物体性状的实例。
(2)人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异,是因为基因不同。
(3)人体肌细胞与幼红细胞中核基因相同,mRNA和蛋白质不完全相同,有些基因在二者中都表达,如ATP合成酶基因,所以存在相同的mRNA、蛋白质。
(4)DNA的甲基化仅通过影响转录过程而影响表型。
(5)基因发生甲基化不会引起碱基序列发生变化。
【任务活动】
任务一
[资料] (1)淀粉分支 淀粉 高 保留水分 异常 降低 低 失水
(2)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)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
反馈评价
例1 C [解析] 相对性状是指同种生物同一种性状的不同表现类型,豌豆的圆粒与皱粒是一对相对性状,A正确;水分子可与淀粉、蛋白质等结合成为结合水,由题意“豌豆成熟时,淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分”可知,豌豆粒中水可与淀粉结合成为结合水,B正确;分析题意可知,淀粉分支酶的作用是催化淀粉的合成,C错误;该实例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,是生物控制性状的间接途径,D正确。
例2 D [解析] 囊性纤维化是一种单基因遗传病,即由一对等位基因控制的遗传病,该病的遗传遵循孟德尔的分离定律,A正确;题述实例表明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状,B正确;囊性纤维化患者有致病基因,该致病基因就是结构发生改变的CFTR基因,C正确;CFTR基因表达的产物是位于细胞膜上的蛋白质,所以需要内质网和高尔基体的加工,D错误。
例3 D [解析] 过程①是转录,转录是以 DNA的一条链为模板合成RNA的过程,直接供能物质是ATP,A错误;过程①是转录,主要在细胞核中进行,过程②是翻译,在细胞质中进行,转录时碱基互补配对方式有A—U、T—A、G—C、C—G,而翻译时碱基互补配对方式有A—U、U—A、G—C、C—G,因此两个过程遵循的碱基互补配对方式不完全相同,B错误;基因1通过控制血红蛋白的结构直接控制生物性状,缺乏酪氨酸酶会导致黑色素无法合成,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体的性状,C错误,D正确。
任务二
[资料] (1)有,如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因
(2)细胞中并不是所有的基因都表达,基因的表达存在选择性
(3)RNA
(4)所有体细胞都是由受精卵经过有丝分裂而来的
(5)基因的选择性表达
反馈评价
例4 C [解析] 甲基因在胰岛A细胞中表达,所以甲基因不可能是控制卵清蛋白合成的基因,A正确;ATP合成酶基因在所有细胞中都表达,所以丁基因可能是ATP合成酶基因,B正确;三种细胞不同的根本原因是基因的选择性表达,C错误;三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是这些细胞都来源于同一个受精卵,D正确。
例5 A [解析] 同一个体不同细胞含有的管家基因和奢侈基因都相同,只是奢侈基因发生选择性表达,A错误;每个细胞中都有呼吸酶和ATP水解酶,所以相关基因是管家基因,B正确;奢侈基因每个细胞中都有,但只在特定细胞中表达,细胞分化的本质是奢侈基因的选择性表达,C正确;细胞分化通常是不可逆的,即已高度分化的细胞,一般不能转化为其他类型细胞,D正确。
任务三
[资料] (1)高度甲基化 不表达 两侧对称花 两侧对称花 辐射对称花
(2)②甲基化 明显
(3)碱基序列 甲基化 抑制 表观遗传
[情境] (1)一个基因 多个性状 多个基因
(2)环境条件
反馈评价
例6 B [解析] 同卵双胞胎含有的遗传物质相同,但在长相、性格等方面存在差异,产生差异的原因可能与表观遗传有关,A正确;DNA甲基化修饰不会改变碱基排列顺序,只是影响了基因表达和表型,这种变异可以传递给子代,B错误;基因与性状之间的关系不是简单的一一对应关系,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,C正确;基因表达的过程可能会受到该基因表达产物、其他基因、环境因素等多种因素的影响,即基因与基因之间、基因与表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,D正确。
例7 D [解析] DNA甲基化使得DNA转录过程受阻,可能干扰了RNA聚合酶与DNA相关区域的识别和结合,A正确;敲除DNMT3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,与取食蜂王浆有相同效果,由此推测蜂王浆可能使DNMT3基因表达水平下降,B正确;胞嘧啶无论是否被甲基化,都能与鸟嘌呤发生配对,C正确;被甲基化的DNA片段遗传信息没变,只是甲基化抑制了基因的表达,对生物的性状产生影响,D错误。第2节 基因表达与性状的关系
一、基因表达产物与性状的关系
1.基因通过控制 来控制 ,进而控制生物体的性状。如:圆粒豌豆、皱粒豌豆;白化病等。
2.基因通过控制 直接控制生物体的性状。如囊性纤维化。
二、基因的选择性表达与细胞分化
1.细胞中表达的基因类型
(1)在 都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持 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 的基因。如:胰岛素基因。
2.细胞分化的本质: 。
三、表观遗传
1.概念:生物体基因的碱基序列 ,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
2.发生时间:表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、 和衰老的整个生命活动过程中。
3.类型: 甲基化;构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
四、基因与性状的关系
1.在大多数情况下,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。同时生物体的性状也不完全是由基因决定的,环境对性状也有着重要影响。
2.基因与基因、基因与基因表达产物、 之间借助复杂的相互作用,形成一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。
(1)基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,如人类白化病。()
(2)人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异,体现了基因的选择性表达。()
(3)人体肌细胞与幼红细胞中核基因、mRNA、蛋白质均不同。()
(4)DNA的甲基化仅通过影响翻译过程而影响表型。()
(5)基因发生甲基化会引起碱基序列发生变化,并可遗传。()
(6)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高,从而影响基因表达。()
任务一基因控制性状的方式
【资料】下面分别是皱粒豌豆形成机制、人的白化症状、囊性纤维化发生机制的示意图。
1.皱粒豌豆的形成机制示意图
2.人的白化症状发生机制示意图
3.囊性纤维化发生机制示意图
[分析](1)请对皱粒豌豆形成机制的示意图进行补充完善。
(2)资料1、2说明: 。
(3)资料3说明: 。
基因、蛋白质与性状的关系
例1[2024·广东深圳期末]孟德尔曾经研究过豌豆种子的圆粒与皱粒。豌豆成熟时,淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分。皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列,打乱了编码淀粉分支酶的基因,导致淀粉分支酶出现异常,活性大大降低。下列叙述错误的是()
A.豌豆的圆粒与皱粒是一对相对性状
B.豌豆粒中水可与淀粉结合成为结合水
C.淀粉分支酶的作用是催化淀粉水解
D.该实例体现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
例2囊性纤维化是一种单基因遗传病,患者的CFTR蛋白(细胞膜上转运氯离子的载体蛋白,由CFTR基因控制合成)功能异常。下列关于囊性纤维化的叙述,错误的是()
A.该疾病在遗传过程中遵循孟德尔的分离定律
B.该疾病表明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状
C.该疾病患者体内有结构发生改变的CFTR基因
D.CFTR基因表达的产物无须加工即可具有相应功能
例3如图为人体中基因对性状控制过程示意图,据图分析可以得出()
A.过程①需要DNA单链作模板,葡萄糖作为能源物质为其直接供能
B.过程①②都主要发生在细胞核中,且遵循的碱基互补配对方式相同
C.基因1与基因2对性状的控制方式相同
D.基因1通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
任务二基因的选择性表达与细胞分化
【资料】阅读教材P72基因的选择性表达与细胞分化内容及“思考·讨论”中分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果。
[分析](1)教材“思考·讨论”材料中,各细胞内的基因均相同,细胞内的mRNA不同,基因表达产物不同。你认为细胞内表达的基因有相同的吗 如果有的话,请举例说明。 。
(2)材料中,3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因,但在每种细胞中只检测到其中一种基因的mRNA,这一事实说明 。
(3)同一生物的不同细胞中蛋白质种类会有不同,根本原因是 (填“DNA”或“RNA”)不同。
(4)联系有丝分裂知识,高度分化的动植物体细胞中仍含有本物种全套遗传信息的原因是 。
(5)通过分析可知,细胞分化的根本原因是 。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。
1.“管家基因”和“奢侈基因”
(1)“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维持细胞基本生命活动所必需的。例如:ATP水解酶基因。
(2)“奢侈基因”:只在某类细胞中特异性表达的基因,指导合成的蛋白质与细胞特定的功能有关。如:胰岛素基因、抗体基因。
2.细胞分化
(1)细胞分化的标志
①分子水平:基因选择性表达,转录出特定的mRNA、合成了某种细胞特有的蛋白质,如卵清蛋白、胰岛素。
②细胞水平:形成不同种类的细胞。
(2)分化细胞表达的基因:所有“管家基因”和部分“奢侈基因”。
(3)细胞分化的“变”与“不变”
①不变:DNA、细胞的数目。
②改变:mRNA、蛋白质的种类,细胞的形态、结构和功能。
例4下表表示某人体内三种不同细胞中的基因存在及表达情况,下列有关说法不正确的是()
细胞种类 基因存在情况 基因表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛A细胞 √ √ √ √ √ √
眼晶状体 细胞(胚胎中) √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
A.甲基因不可能是控制卵清蛋白合成的基因
B.丁基因可能是ATP合成酶基因
C.三种细胞不同的根本原因是细胞中的遗传信息不同
D.三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是这些细胞都来源于同一个受精卵
例5科学家研究发现,细胞中基因有些表达,有些不表达。在不同类型的细胞中,表达的基因大致分为两类:一类是管家基因,即在所有细胞中都表达的基因,其产物是维持细胞基本代谢所必需的;另一类是奢侈基因,即只在某类细胞中特异性表达的基因。下列有关叙述错误的是()
A.同一个体不同细胞含有的奢侈基因不同
B.呼吸酶、ATP水解酶相关基因为管家基因
C.细胞分化的本质是奢侈基因的选择性表达
D.已高度分化的细胞,一般不能转化为其他类型细胞
任务三基因与性状的关系
【资料】阅读教材P73“思考·讨论”中柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传。
[分析](1)柳穿鱼花的形态结构的遗传分析
(2)小鼠毛色的遗传分析
①实验现象
②原因分析:Avy基因的前端有一段决定Avy基因表达水平的特殊的碱基序列被 ,甲基化程度越高,Avy基因表达受到的抑制越 。
(3)上述(1)和(2)展示的遗传现象都表现为基因的 保持不变,但部分碱基发生了 修饰, 了基因的表达,进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型,这是一种 。
【情境】如图为某生物染色体上的基因与该生物某些性状的关系简图。
[分析](1)分析图示可知,基因与性状不是简单的一一对应的关系,其关系如下:
(2)除此之外,生物体的性状还受 的影响。
1.基因与性状的关系并不都是简单的线性关系,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。
2.表观遗传
(1)表观遗传的原因:DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
(2)表观遗传的特点
①可遗传:基因表达的调控和表型可以遗传给后代。
②不变性:基因的碱基序列保持不变。
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可以发生去甲基化。
(3)理解表观遗传注意三个问题
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基因的转录过程,进而影响蛋白质的合成。
例6[2024·广东东莞期中]基因表达与生物性状的体现是一个错综复杂的过程,下列叙述错误的是()
A.同卵双胞胎在长相、性格等方面的差异可能与表观遗传有关
B.DNA甲基化修饰会改变碱基排列顺序,这种变异可以传递给子代
C.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.基因表达的过程可能会受到该基因表达产物、其他基因、环境因素等的影响
例7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),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。下列有关叙述错误的是()
A.DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶与DNA部分区域的识别和结合
B.蜂王浆可能会导致细胞中DNMT3基因的表达水平下降
C.DNA分子中胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶都可以与鸟嘌呤配对
D.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第2节 基因表达与性状的关系
1.C [解析] 着色性干皮病是一种常染色体隐性遗传病,因为患者体内缺乏DNA修复酶,DNA损伤后不能修复。这说明一些基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物性状,C正确。
2.A [解析] 一个人的体细胞都是由同一个受精卵经分裂、分化而来的,几乎都含有该生物全部的基因,因此人体的神经细胞和肌肉细胞中含有控制酪氨酸酶合成的基因,A正确;白化病形成的根本原因是控制酪氨酸酶合成的基因发生了异常,这一实例说明基因通过控制酶的合成来控制细胞代谢,进而间接控制生物体的性状,B错误;酪氨酸是一种氨基酸,不是基因表达的产物,酪氨酸合成酶基因表达的产物是酪氨酸合成酶,C错误;老年人头发变白的原因是酪氨酸酶的活性降低,黑色素合成减少,D错误。
3.D [解析] 花青素决定花的颜色,而花青素的合成是由多对基因共同控制的,A不符合题意;基因①②③分别通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成,B不符合题意;花青素在不同pH条件下显示不同颜色,说明环境因素也会影响花色,C不符合题意;基因具有独立性,基因①是否表达不会影响基因②和基因③的表达,D符合题意。
4.B [解析] 细胞分化的根本原因是基因的选择性表达,即不同细胞中遗传信息的执行情况不同,B正确。
5.B [解析] 基因a是催化葡萄糖→丙酮酸的酶的基因,葡萄糖→丙酮酸的过程属于细胞呼吸的第一阶段,而细胞呼吸是维持细胞基本生命活动所必需的,因此基因a属于管家基因,A正确;细胞A、B、C结构和功能不同的原因是基因的选择性表达,B错误;细胞B能表达胰岛素基因,胰岛素是胰岛B细胞分泌的,因此细胞B为胰岛细胞,C正确;基因a、b、c最本质的区别在于脱氧核苷酸的序列不同,D正确。
6.B [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;生物体中,基因与性状的关系不是简单的一一对应的关系,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,生物体的性状也不完全是由基因决定的,环境对性状也有着重要影响,B错误;不考虑基因突变的情况下,同一植株不同部位的细胞源于同一个受精卵的分裂分化,所以基因一般相同,C正确;基因与基因、基因与基因表达产物以及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,D正确。
7.B [解析] 叶形的差异,可能是由环境因素造成的,水生叶叶片呈丝状能减少水流冲刷,气生叶叶面积增大,可以接受更多的光照,提高植株的光合效率,A、D正确;由于植株的体细胞都是由受精卵经有丝分裂、分化而来的,所以两种形态的叶细胞的基因组成是相同的,B错误;生物的性状是由基因和环境决定的,即生物的性状表现是基因型和环境共同作用的结果,C正确。
8.D [解析] 柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰,但其碱基序列没有发生改变,A正确;Lcyc基因的DNA甲基化修饰可能阻碍了基因的转录过程,B正确;Lcyc基因的DNA甲基化修饰会遗传给后代,C正确;生物的性状是由基因和环境共同决定的,并不是只有通过甲基化才能改变生物的性状,如环境因素也可能改变生物的性状,D错误。
9.C [解析] 植物M开花基因甲基化水平改变,但基因的碱基序列并没有改变,只是表达水平改变引起表型改变,属于表观遗传,A错误;依据题图可以看出,低温处理后,植物M开花基因的转录过程会发生显著改变,复制过程在题图中没有体现,B错误;根据题中信息可知,低温处理通过影响基因的表达来影响植物开花过程,因此植物开花过程受外界环境的影响较大,但根本上还是由基因控制的,C正确;根据题中所给信息可知,低温处理可以降低该植物DNA的甲基化水平,从而间接促进开花,D错误。
10.B [解析] OsDREB1C基因的表达受光照和低氮状态诱导,A正确;OsDREB1C基因的表达产物是一种转录激活剂,而mRNA是转录产物,所以OsDREB1C基因表达产物不是作用于mRNA,B错误;OsDREB1C基因的表达产物可以增强与光合作用、氮利用和开花密切相关的五个基因的表达,而不是增强所有基因的表达,故其作用具有一定的特异性,C正确;OsDREB1C基因可以影响与光合作用、氮利用、开花等密切相关的多个性状,D正确。
11.D [解析] 基因甲基化会影响其表达,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,A正确;由图中配子形成过程中印记发生的机制可知,雄配子中印记重建后基因去甲基化,雌配子中印记重建后基因甲基化,亲代雌鼠的A基因未甲基化,可以断定亲代雌鼠的A基因来自其父方,B正确;亲代雌、雄鼠的基因型均为Aa,但表型不同,原因是细胞中A/a中发生甲基化的基因不同,且被甲基化的基因不能表达,C正确;亲代雌鼠基因型为Aa,产生配子为甲基化A(之后用A'表示)∶甲基化a(之后用a'表示)=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,由于被甲基化的基因不能表达,所以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,D错误。
12.(1)间接 (2)白 aaYyrr
(3)白花∶红花∶黄花=12∶3∶1
(4)选取纯合黄花植株与纯合红花植株进行正反交实验,其中黄花植株作为父本时视为正交,观察子代的表型
正交时子代均为红花植株,反交时子代均为黄花植株
[解析] (1)图中反映了基因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。(2)开黄花植株基因型为aaY_rr,有2种基因型;开红花植株基因型为aaY_R_,有4种基因型;开白花植株基因型为A_____(18种)和aayy__(3种),共21种基因型,因此开白花的植株对应的基因型种类最多。若开黄花(aaY_rr)的植株自交出现了性状分离,说明其为杂合子,它的基因型为aaYyrr。(3)基因型为AaYYRr的植株自交,子代花色的表型及比例是白花(3/4×1A_YY__)∶红花(1/4×3/4aaYYR_)∶黄花(1/4×1/4aaYYrr)=12∶3∶1。(4)要验证该报道的真实性,应采取正反交的方法进行遗传实验。取纯合黄花(aaYYrr)与纯合红花(aaYYRR)进行正反交实验。若aaYYRR作父本,R基因甲基化,则子代基因型虽然是aaYYRr,但均表现为黄花,而aaYYRR作母本时R基因不被甲基化,子代表现为红花。第2节 基因表达与性状的关系
知识点一 基因表达产物与性状的关系
1.科学家深入研究发现,着色性干皮病是一种常染色体隐性遗传病,此病是由患者体内缺乏DNA修复酶,DNA损伤后不能修复而引起的,这说明一些基因( )
A.通过控制酶的合成,从而直接控制生物性状
B.通过控制蛋白质分子结构,从而直接控制生物性状
C.通过控制酶的合成控制代谢过程,从而控制生物的性状
D.可以直接控制生物性状,发生突变后生物性状随之改变
2.[教材拓展] 酪氨酸酶存在于正常人体的皮肤、毛囊等处的细胞中,它能将酪氨酸转变为黑色素,下列相关叙述正确的是 ( )
A.人体的神经细胞和肌肉细胞中都含有控制酪氨酸酶合成的基因
B.白化病实例说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C.酪氨酸合成酶基因表达的产物是酪氨酸
D.老年人头发变白是控制酪氨酸酶合成的基因异常引起的
3.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示意图。从图中不能得出的是 ( )
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.生物性状由基因决定,也受环境影响
D.若基因①不表达,则基因②和基因③不表达
知识点二 基因的选择性表达与细胞分化
4.在生物体内,细胞没有表现出全能性而是分化为不同的组织、器官,其原因是 ( )
A.细胞丧失了全能性
B.不同细胞中遗传信息的执行情况不同
C.不同的细胞中遗传信息不完全相同
D.在个体发育的不同时期,细胞内的遗传物质发生了变化
5.[2024·广东深圳期中] 管家基因是指所有细胞中均要表达的一类基因,其产物是维持细胞基本生命活动所必需的,而奢侈基因是指不同类型细胞中特异性表达的基因,其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。下列有关叙述不正确的是 ( )
A.基因a属于管家基因
B.细胞A、B、C结构和功能不同的原因是遗传物质不同
C.细胞B最可能为胰岛细胞
D.基因a、b、c的主要差异是脱氧核苷酸序列不同
知识点三 基因与性状的关系、表观遗传
6.[2024·山东青岛期末] 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
7.[教材拓展] 同一株水毛茛,裸露在空气中的叶(气生叶)和浸在水中的叶(水生叶),表现出两种不同的形态。下列有关分析错误的是 ( )
A.出现两种形态的叶,可能是环境因素不同引起的
B.细胞分裂使两种形态的叶细胞的基因组成不一样
C.生物的性状表现是基因型和环境共同作用的结果
D.气生叶呈盘状,叶面积增加,有利于接受更多的光照
8.[2024·云南曲靖期末] 柳穿鱼是一种园林花卉,因其Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰,花的形态结构发生改变。下列相关叙述错误的是( )
A.柳穿鱼Lcyc基因的碱基序列没有发生改变
B.柳穿鱼Lcyc基因的表达受到了抑制
C.柳穿鱼花的形态结构发生的改变可遗传
D.只有通过甲基化才能改变生物的性状
9.[2024·河北沧州月考] 低温是诱导某些植物开花所必需的条件。在这些植物生长初期,若给予一定时间的低温处理,便可大大加快其开花进程,并可使其在当年正常结实从而得到成熟的种子。下图表示低温诱导植物M开花的作用机理。根据上述信息,下列推论合理的是 ( )
A.植物M开花基因甲基化水平改变引起基因碱基序列改变属于表观遗传
B.低温处理后,植物 M开花基因的复制和转录过程会发生显著改变
C.植物开花过程受外界环境的影响较大,但根本上还是由基因控制的
D.低温处理可以提高该植物DNA的甲基化水平,从而间接促进开花
10.我国科学家揭示,过量表达的OsDREB1C基因可以让水稻的产量增加至少41.3%。OsDREB1C基因的表达在水稻中被光照和低氮状态诱导,其表达产物是一种转录激活剂,可以增强与光合作用、氮利用和开花密切相关的五个基因的表达。下列叙述错误的是 ( )
A.受光照和低氮状态的调控,相关基因会选择性表达
B.OsDREB1C基因的表达产物作用于mRNA,从而激活转录
C.OsDREB1C基因的表达产物的作用具有一定的特异性
D.该研究表明,一个基因可以影响生物体的多个性状
11.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。印记是在配子发生和个体发育过程中获得的,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。下列说法错误的是 ( )
A.雌配子中印记重建后,A基因碱基序列保持不变
B.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基因来自其父方
C.亲代雌、雄鼠的基因型均为Aa,但表型不同
D.亲代雌鼠与雄鼠杂交,子代小鼠的表型及比例为生长正常鼠∶生长缺陷鼠=3∶1
12.某二倍体两性花植物的花色有白色、黄色和红色三种,花色受三对独立遗传的等位基因控制。Y基因表达的酶Y使白色物质转化为黄色色素,R基因表达的酶R使黄色色素转化为红色色素,A基因表达的产物抑制Y基因的表达,色素转化的关系如图所示。
(1)图示情况反映了基因表达与性状的关系是基因控制酶的合成,从而 (填“直接”或“间接”)控制性状。
(2)在正常情况下,开 花的植株对应的基因型种类最多;若开黄花的植株自交出现了性状分离,它的基因型为 。
(3)基因型为AaYYRr的植株自交,子代花色的表型及比例是 。
(4)有报道称上述植物受精卵中来自父方的R基因会甲基化,抑制R基因的表达,发生表观遗传;来自母方的R基因不会甲基化,不发生表观遗传。现有纯合黄花(aaYYrr)植株与纯合红花(aaYYRR)植株,请设计简便实验验证该报道的真实性。
实验思路: ;
预期结果: 。
