生物必修2《遗传与进化》第2节 基因表达与性状的关系学案设计

这是一份生物必修2《遗传与进化》第2节 基因表达与性状的关系学案设计，共21页。
[学生用书P60]
一、基因表达产物与性状的关系
1．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
2.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
实例分析
二、基因的选择性表达与细胞分化
1．基因表达的调控直接影响性状
(1)表达时期：如柳穿鱼体内的Lcyc基因在开花时表达。
(2)表达细胞：如柳穿鱼的Lcyc基因只在花的细胞中表达。
(3)表达水平的高低：如Avy基因的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显。
2．表达的基因分类
(1)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。
(2)某类细胞中特异性表达的基因：即基因的选择性表达。
3．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
4．基因的选择性表达：与基因表达的调控有关。
三、表观遗传
1．概念：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．存在：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。
四、基因与性状间的对应关系
1．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。
(1)生物的有些性状可以受到多个基因的影响，如人的身高。
(2)一个基因也可以影响多个性状，如水稻中的Ghd7基因。
(3)生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。
2．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，精细地调控着生物体的性状。
(1)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)生物体内所有的细胞都要发生细胞分化。吸烟会影响基因的表达。(×)
(3)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此不会遗传给下一代。(×)
(4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表型相同；基因型不同，表型不同。(×)
(5)基因与性状的关系是一对一的线性关系。(×)
知识点一 基因、蛋白质和性状的关系[学生用书P61]
1．基因、蛋白质和性状的关系
2．基因对性状控制的两种途径
3．基因与性状的关系
(1)基因与性状的关系eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(一个基因决定一种性状,多个基因决定一种性状,一个基因影响多种性状))
(2)基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果。
(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，共同调控着生物体的性状。
发展素养
1．豌豆出现皱粒的直接原因是什么？由此说明基因通过什么途径控制生物体的性状？(科学思维)
提示：豌豆出现皱粒的直接原因是外来DNA序列插入编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶异常，活性降低，导致淀粉含量低，淀粉在细胞内具有保水作用，当豌豆成熟后，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。因此说明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。
2．囊性纤维化患者的肺功能严重受损，其患病的直接原因和根本原因是什么？由此说明基因通过什么途径控制生物体的性状？(科学思维)
提示：囊性纤维化的直接原因是CFTR蛋白结构异常，根本原因是编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基。通过囊性纤维化的致病机理可知，基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
1．下列关于基因、蛋白质与性状的关系的叙述，正确的是( )
A．皱粒豌豆的DNA中，编码淀粉分支酶的基因的碱基序列被打乱，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩
B．人表现出白化症状体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C．基因与性状之间是一一对应的关系，即一种性状由一个基因控制
D．囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白的基因增添了两个碱基，导致CFTR蛋白的结构受到了影响
解析：选A。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的碱基序列，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，从而导致细胞内淀粉含量降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩，A正确。人的白化症状是由控制酪氨酸酶的基因异常引起的，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，B错误。基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，同一个基因可能影响多个性状，一个性状可以受到多个基因的影响，C错误。囊性纤维化患者的CFTR基因缺失了三个碱基，而非增添了两个碱基，D错误。
2．(2020·河北定州月考)下图为基因与性状关系示意图，请据图判断下列叙述正确的是( )
A．一个基因只能控制一个性状，多个基因可以影响和控制同一个性状
B．图中产物的化学本质可以是糖类、蛋白质、脂类等
C．染色体上的所有基因都能表现出相应的性状
D．基因在染色体上呈线性排列，控制性状A、E、F基因的传递不遵循孟德尔遗传定律
解析：选D。由题图可知，性状A、B、C、D是由同一种基因产物呈现，说明一个基因会影响或控制多种性状；而性状E是由三种基因产物呈现，表明多个基因可以影响和控制一个性状，A错误。多数酶、有些激素和抗体是蛋白质，可以进行基因的选择性表达，但糖类和脂类不是基因表达的直接产物，B错误。生物的性状除了受基因控制外，还可能受环境条件的影响，即基因＋环境条件＝生物的性状，所以染色体上的基因不会都表现出相应性状，C错误。同一染色体上基因的传递是连锁的，所以不遵循孟德尔的分离定律和自由组合定律，D正确。
知识点二 细胞分化与表观遗传[学生用书P62]
1．细胞分化的机理
(1)实质：基因的选择性表达，即在个体发育中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，转录出不同的mRNA，控制合成不同的蛋白质，如下图所示。
(2)标志
①分子水平：合成某种细胞特有的蛋白质(如唾液淀粉酶、胰岛素等)。
②细胞水平：形成不同种类的细胞(尤其是细胞器种类和数量有较大差异)。
2．表观遗传
(1)特点
①可遗传性，即改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞个体间遗传。
②可逆性的基因表达。如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复基因的表达。
③没有DNA碱基序列的改变。
(2)机制
①细胞分裂、分化过程中内外因素的共同作用导致DNA甲基化、构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。
②甲基化等修饰抑制了基因的表达。
(3)实例
①柳穿鱼花形的遗传分析
柳穿鱼花形有左右对称和中心对称两种。柳穿鱼细胞内的DNA序列完全相同，不同的是Lcyc基因的甲基化程度。即
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(植株A→Lcyc基因甲基化程度低→Lcyc基因表达→,左右对称的花,植株B→Lcyc基因高度甲基化→Lcyc基因不表达→,中心对称的花))
科学家进行了如下实验：
这说明DNA甲基化能通过生殖细胞遗传给下一代。
②某种实验小鼠不同毛色的遗传分析
该种小鼠的毛色除了受Avy基因控制，还受到Avy基因上游的一段特殊的碱基序列(a序列)控制。a序列既可以使Avy基因持续表达(小鼠毛色全部为黄色)，也可以使Avy基因的表达处于完全关闭状态(小鼠毛色全部为黑色)。另外，a序列还能够调控Avy基因的表达水平，使小鼠毛色呈现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。
发展素养
同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。水中的叶比空气中的叶要细小狭长一些。
(1)水毛茛两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？(生命观念)
提示：水毛茛两种形态的叶，其细胞的基因组成是相同的。
(2)叶形的差异是否是表观遗传的结果？最可能是由什么因素引起的？(科学思维)
提示：叶形的差异不是表观遗传的结果。因为同一株植株出现不同的叶型，最可能是环境因素导致的。
1．下表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞内所含有的部分核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关叙述正确的是( )
A.①②均表示“＋”
B．此表说明细胞分化导致基因的选择性表达
C．三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同
D．三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同
解析：选A。血红蛋白基因只在未成熟的红细胞中表达，胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，抗体基因只在浆细胞中表达，有氧呼吸有关酶基因在三种细胞中均表达，则①②均表示“＋”，A正确；此表说明基因的选择性表达导致细胞分化，B错误；三种细胞中mRNA和蛋白质种类不完全相同，C错误；三种体细胞中都含有表中所列的四种基因，是因为人体细胞都来源于同一个受精卵，含有相同的遗传信息，三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是基因的选择性表达，D错误。
2．柳穿鱼植株A和植株B花的形态结构不同，其他方面基本相同。
下列叙述不正确的是( )
A．两株柳穿鱼体内的Lcyc基因的序列相同
B．柳穿鱼的叶肉细胞内不存在Lcyc基因
C．植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化了
D．两植株杂交，F2中有少部分的花与植株B相似
解析：选B。柳穿鱼的所有细胞内都有该基因。
3．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(如下图)，已知甲基化不影响DNA复制。下列有关分析错误的是( )
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
解析：选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。
[随堂检测][学生用书P64]
1．(2020·四川绵阳期末)下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是( )
A．一种性状可受一对或多对等位基因的控制
B．性状都是由基因控制合成的蛋白质直接体现的
C．环境条件如光照、温度等会影响性状的表达
D．性别、年龄、营养状况等会影响性状的表达
解析：选B。基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，一种性状可受一对或多对等位基因的控制，A正确；性状是由基因控制合成的蛋白质直接体现的或者是基因通过控制酶的合成来间接控制代谢过程的，B错误；环境条件如光照、温度、性别、年龄、营养状况等会影响性状的表达，C、D正确。
2．(2020·湖北仙桃期末)下图为圆粒豌豆的产生机制，据图判断下列叙述错误的是( )
A．淀粉分支酶基因R是豌豆种子细胞中具有遗传效应的DNA片段
B．b过程能发生A与T、C与G的配对
C．R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，可导致种子中蔗糖增多
D．此图解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
解析：选B。基因是有遗传效应的DNA片段，A正确；b表示翻译过程，该过程中的碱基配对方式为A—U、C—G，B错误；淀粉分支酶能催化蔗糖合成淀粉，R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，可导致种子中蔗糖增多，C正确；此图解说明基因能够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正确。
3．用胰岛素基因和血红蛋白基因分别作探针，与从胰岛细胞和未成熟的红细胞中提取出来的mRNA进行分子杂交，结果如下表所示，下列叙述不正确的是( )
注：“＋”代表杂交成功，“－”代表杂交不成功。
A．胰岛细胞和未成熟的红细胞所含有的基因的种类不同
B．分子杂交所依据的原理是碱基互补配对原则
C．胰岛细胞和未成熟的红细胞的mRNA不同
D．胰岛细胞和未成熟的红细胞所含有的遗传物质相同，但遗传物质的执行情况不同
解析：选A。胰岛细胞和未成熟的红细胞所含有的基因的种类相同，但基因的执行情况不同，A错误，D正确；分子杂交所依据的原理是碱基互补配对原则，B正确；细胞分化的本质是基因的选择性表达，胰岛细胞和未成熟的红细胞的mRNA不同，C正确。
4．下列关于表观遗传的叙述，不正确的是( )
A．同卵双胞胎的微小差异与表观遗传有关
B．基因的碱基序列不变，基因表达的程度可能不同
C．表观遗传时表型发生变化一般是不可遗传的
D．表观遗传现象普遍存在于生物体的整个生命活动中
答案：C
5．某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy(黄色)对a(黑色)为显性，将纯合黄色体毛的小鼠与纯合黑色体毛的小鼠杂交，下列有关叙述错误的是( )
A．F1的基因型都是Avya
B．Avy基因没有甲基化时，F1全是黄色
C．Avy基因甲基化程度越高，小鼠体毛的颜色就越浅
D．小鼠的肌肉细胞内也存在Avy及a基因
解析：选C。Avy基因甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。
6．①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。根据上述材料分析基因型和表型的关系，下列叙述错误的是( )
A．由材料①②可知生物的表型是由基因型决定的
B．由材料①③可知生物的表型是由基因型和环境共同决定的
C．由材料②③可知环境影响生物的表型
D．由材料①②③可知生物的表型是基因型和环境共同作用的结果
解析：选B。①和②、②和③中，都只有一个变量，而①和③中温度、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，或者是由温度和基因型共同决定的。
7．下图为基因与性状的关系示意图，据图回答下列问题：
(1)通过①过程合成RNA，在遗传学上称为________。
(2)在真核细胞的细胞核中，①过程合成的mRNA通过________进入细胞质中，与________结合在一起指导蛋白质的生物合成。
(3)②过程称为________，需要的物质和结构有_______________________
_______________________________________________________________。
(4)在玉米的叶肉细胞中，能够进行①过程的细胞结构有________、________、________。
(5)基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。白化病是缺乏合成黑色素的酶所致，这属于基因对性状的________(填“直接”或“间接”)控制。
(6)分析上图可知，生物的性状具有多样性的直接原因是________________，根本原因是________________。
解析：(1)(3)基因通过基因表达控制生物的性状，即基因通过转录和翻译控制蛋白质的合成，进而控制生物的性状。转录是以DNA的一条链为模板，以4种核糖核苷酸为原料合成RNA的过程；翻译是以mRNA为模板，以21种氨基酸为原料，合成蛋白质(肽链)的过程。(2)真核细胞的细胞核中，转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合在一起指导蛋白质的生物合成。(4)玉米叶肉细胞能够进行转录的细胞结构有细胞核、叶绿体和线粒体。(5)基因控制性状的一种方式是通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，另一种是通过控制酶的合成来控制代谢，进而间接控制生物的性状。(6)生物的性状具有多样性的直接原因是蛋白质的多样性，而根本原因则是DNA的多样性。
答案：(1)转录 (2)核孔 核糖体 (3)翻译 mRNA、氨基酸、tRNA、酶、ATP、核糖体等 (4)细胞核 叶绿体 线粒体 (5)间接 (6)蛋白质的多样性 DNA的多样性
[课时作业][学生用书P131(单独成册)]
【A级 合格性考试】
1．下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是( )
A．基因通过指导蛋白质的合成控制生物性状
B．基因与性状一一对应
C．多个基因有可能共同决定一种性状
D．基因和环境共同决定生物的性状
解析：选B。基因通过指导蛋白质的合成直接或间接地控制生物性状，A正确；基因与性状并不都是简单的线性关系，有些性状是由多个基因决定的，B错误，C正确；生物的性状不仅受基因控制，还受环境的影响，D正确。
2．囊性纤维化发病的根本原因是CFTR基因结构发生改变，导致转运Cl－的CFTR蛋白的第508位氨基酸缺失。下列叙述错误的是( )
A．CFTR基因通过控制蛋白质分子的结构从而控制生物性状
B．囊性纤维化的发病原因是mRNA缺失了一个密码子
C．该病体现了单个(对)基因对生物性状的控制
D．从分子水平上了解病因，有助于找到科学合理的治疗方法
解析：选B。囊性纤维化发病的原因是CFTR基因中缺失了3个碱基，而不是mRNA上缺失了一个密码子，B错误。
3．(2020·辽宁葫芦岛期末)人们把大蒜和韭菜在缺乏光照的环境下培育成的蔬菜分别称为蒜黄和韭黄，对于二者的形成，最好的解释是( )
A．二者均为遗传信息改变
B．二者缺乏合成叶绿素的基因
C．黑暗中植物不进行光合作用
D．环境因素限制了有关基因的表达
解析：选D。二者的形成是由于黑暗环境的影响，不是遗传信息改变，A错误；二者的遗传物质没有发生改变，仍然含有叶绿素基因，B错误；黑暗条件不能进行光合作用，与产生蒜黄和韭黄的现象无关，C错误；由于环境因素限制了叶绿素基因的表达，所以叶绿素无法合成，叶片发黄，D正确。
4．下列有关表观遗传的叙述，不正确的是( )
A．表观遗传可以在个体间遗传
B．某些RNA可干扰基因的表达
C．染色体组蛋白的乙酰化能激活基因的转录
D．DNA的甲基化程度与基因的表达无关
解析：选D。表观遗传可以在个体间遗传，A正确；某些RNA可使mRNA发生降解或者翻译阻滞，从而干扰基因的表达，B正确；乙酰化修饰可以将组蛋白中的正电荷屏蔽掉，使组蛋白与带负电荷的DNA缠绕的力量减弱，激活基因的转录，C正确；DNA的甲基化程度与基因的表达有关，D错误。
5．在生物体的个体发育中，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不完全相同
C．不同细胞中遗传信息的执行情况不同
D．个体发育过程中，细胞内的遗传物质发生了变化
解析：选C。细胞分化是一种持久性变化，分化导致的稳定性差异一般是不可逆转的，其实质是基因的选择性表达。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，其原因是不同细胞中遗传信息的执行情况不同，基因发生了选择性表达，故C正确。
6．(2020·山西太原期末)下图为某一人体的肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞产生过程的模式图，据图分析有关这三类细胞的叙述，正确的是( )
A．一般来说，含有的遗传信息相同
B．含有的mRNA完全相同
C．含有的蛋白质种类完全相同
D．形成的原因是基因的选择性丢失
解析：选A。分析题图可知，同一个体肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞所含的基因种类相同，但表达的基因种类不同，故三种细胞的产生是基因选择性表达的结果，A正确，D错误；由于基因的选择性表达，导致同一个体的不同体细胞内所含的遗传信息相同，但转录形成的mRNA不完全相同，指导合成的蛋白质种类也不完全相同，B、C错误。
7．在甲基转移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化，进而使染色质高度螺旋化，失去转录活性。下列相关叙述不正确的是( )
A．DNA甲基化会导致基因碱基序列的改变
B．DNA甲基化会导致mRNA合成受阻
C．DNA甲基化可能会影响生物的性状
D．DNA甲基化可能会影响细胞分化
解析：选A。DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基不会导致基因碱基序列的改变，A错误；DNA甲基化会使染色质高度螺旋化，失去转录活性，因此DNA甲基化会导致mRNA合成受阻，进而导致蛋白质合成受阻，这样可能会影响生物的性状，B、C正确；细胞分化的本质是基因的选择性表达，而DNA甲基化会导致mRNA合成受阻，这会影响基因表达，因此DNA甲基化可能会影响细胞分化，D正确。
8．(2020·湖南长沙高一期末)白化病和黑尿病都是因酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素；后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。下图表示人体内与之相关的一系列生化过程，据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．酶A不能合成一定会导致白化病
B．酶D不能合成会导致黑尿病
C．白化病和黑尿病说明基因通过控制酶的合成间接控制生物体性状
D．图中代谢过程可说明一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制
解析：选A。通过题图可知，没有酶B，不能合成黑色素，才会导致白化病，故酶A不能合成不一定会导致白化病，A错误。通过题图可知，没有酶D，不能合成乙酰乙酸，会导致黑尿病，B正确。白化病和黑尿病是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，C正确。由图中代谢过程可知酶A缺乏可影响多个性状，即一个基因可影响多个性状；同时尿黑酸的合成受多个基因控制，即一个性状也可受多个基因控制，D正确。
9．下图是囊性纤维化的病因图解，请据图回答下列问题：
CFTR基因缺失3个碱基
↓
CFTR蛋白结构异常，功能异常
↓
患者支气管内黏液增多
↓
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
(1)基因通常是指________________。图中显示形成的CFTR蛋白结构异常的原因是____________________________________________________________。
(2)此种病例所涉及的是________基因对生物性状的控制。事实上，基因与性状并不是简单的线性关系，基因与________、基因与________、基因与________之间存在着复杂的相互作用。
(3)通过图解可以看出，基因能通过________________直接控制生物体的性状。
(4)基因控制性状的另一种方式是基因通过控制________的合成来控制________，进而控制生物体的性状。
解析：(1)基因通常是有遗传效应的DNA片段，基因上碱基排列顺序发生改变会导致其合成的蛋白质结构异常。(2)图中CFTR基因控制该病的发生，是由单个基因控制的。基因与性状之间并不是简单的线性关系，基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间都存在着复杂的相互作用。(3)(4)基因控制生物性状的方式有两种：一是通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物的性状，二是通过控制蛋白质的合成直接控制生物体的性状，题图中显示该病是由CFTR基因直接控制蛋白质合成，从而控制生物体的性状。
答案：(1)有遗传效应的DNA片段 基因缺失了3个碱基
(2)单个 基因 基因产物 环境
(3)控制蛋白质的合成
(4)酶 代谢过程
10．分析以下材料并回答问题。
材料1 豌豆的红花基因不止与一个性状有关，这个基因还控制叶腋的红色斑点、种皮的褐色或灰色。这种现象叫作基因的多效现象。
材料2 玉米叶绿素的形成至少涉及50个不同位置的基因；玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因；果蝇眼睛的颜色至少受到40个不同位置基因的影响。
材料3 右图，
同一株水毛茛，裸露在空气中的叶是扁平的，而浸在水中的叶片深裂成丝状。
(1)材料1表明一个基因可能与________种性状有关。
(2)材料2说明有时________个基因控制一个性状。
(3)材料3说明生物的性状是________________共同作用的结果。
答案：(1)多 (2)多 (3)基因和环境
【B级 等级性考试】
11.
动物细胞中的一类基因是维持生存的，在各种细胞中都处于活动状态；另一类基因是选择性表达的基因。右图是能产生抗体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．其中有一个基因是打开的，即抗体A基因
B．其中有两个基因是打开的
C．其中有一个基因是打开的，即ATP合成酶基因
D．三个基因都是打开的
解析：选B。细胞只要活着就要消耗ATP进行各项生命活动，故也就需要不断产生ATP合成酶催化产生ATP，ATP合成酶基因是维持细胞生存的基因之一，在各种活细胞中都需要打开。胰岛素基因控制胰岛素合成，胰岛素参与血糖平衡的调节，与维持细胞生存无关，属于选择性表达的基因，在该细胞中不表达。另外，据题干信息可知，该细胞产生抗体A，因此图中抗体A基因在该细胞中是打开的。故图中ATP合成酶基因和抗体A基因在该细胞中是打开的，B符合题意。
12．下图表示红色面包霉通常通过一套酶系统作为原料合成它自身的氨基酸。
根据上图作出的假设错误的是( )
A．酶A催化由原料形成鸟氨酸的反应
B．若基因B不存在，则鸟氨酸可直接形成精氨酸
C．若基因A被破坏，则向培养基中加入鸟氨酸，面包霉仍能存活
D．若基因B被破坏，则向培养基中加入酶B，面包霉仍能存活
解析：选B。分析题图可知，在酶A的催化作用下原料转化为鸟氨酸，A正确；酶B催化鸟氨酸转化为瓜氨酸，然后瓜氨酸在酶C的催化下转化为精氨酸，若基因B不存在，则酶B不能合成，鸟氨酸不能直接形成精氨酸，B错误；基因A被破坏，则该面包霉不能合成鸟氨酸，但在培养基中加入鸟氨酸后，面包霉可利用加入的鸟氨酸合成瓜氨酸、精氨酸，所以面包霉仍能成活，C正确；若基因B被破坏，不能合成酶B，加入酶B后，仍可保证精氨酸的合成，D正确。
13．许多基因的前端有一段特殊的碱基序列(富含CG重复序列)决定着该基因的表达水平，若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成为5­甲基胞嘧啶，就会抑制基因的转录。下列相关叙述正确的是( )
A．在一条单链上相邻的C和G之间通过氢键连接
B．胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变
C．基因的表达水平与基因的甲基化程度无关
D．胞嘧啶甲基化可能会阻碍RNA聚合酶与基因前端的特殊碱基序列结合
解析：选D。在一条脱氧核苷酸单链上相邻的C和G之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，A错误；胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录过程，对已经表达的蛋白质的结构没有影响，B错误；基因的表达水平与基因的转录有关，而基因转录与基因甲基化程度有关，故基因表达水平与基因的甲基化程度有关，C错误；根据胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录可推知，胞嘧啶甲基化可能会阻碍RNA聚合酶与基因前端的特殊碱基序列结合，D正确。
14．下图表示基因控制麝香豌豆花颜色的部分过程。下列关于图示过程的叙述不正确的是( )
A．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
B．基因与性状的关系不都是简单的线性关系
C．基因型为AaBbCcDd的个体自交后代无色∶紫色为7∶9
D．基因A与基因C中嘌呤碱基和嘧啶碱基的比例不相同
解析：选D。根据题图可知，基因A和基因C通过控制酶A、酶C的合成进而控制花色，故基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状的，A正确；图中紫色花由A和C基因共同决定，说明基因与性状之间的关系并不都是简单的线性关系，B正确；花色性状受基因A和基因C的控制，故基因型为AaBbCcDd的个体自交，后代紫色(A_ _ _C_ _ _)所占比例为(3/4)×1×(3/4)×1＝9/16，即无色∶紫色为7∶9，C正确；基因为DNA双链结构，其中A＝T、G＝C，所以基因A与基因C中嘌呤碱基和嘧啶碱基的比例均为1，D错误。
15．表观遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。高等生物某些基因在启动子(通常位于基因的上游，是一段特殊的碱基序列，能够决定相关基因的表达水平)上存在富含CpG二核苷酸的序列，称为“CpG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5­甲基胞嘧啶，但5­甲基胞嘧啶仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基转移酶(如下图1所示)，从头合成型甲基转移酶作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；日常型甲基转移酶作用于半甲基化的DNA，使其全甲基化。请回答下列问题：
图1
图2
(1)DNA甲基化________(填“会”或“不会”)改变基因转录产物的碱基序列。
(2)由于图2中过程①的方式是____________________________________。所以其产物都是________甲基化的，因此过程②必须经过________________(填“从头合成型甲基转移酶”或“日常型甲基转移酶”)的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(3)小鼠的A基因可编码胰岛素样生长因子­2(IGF­2)，a基因无此功能(A、a位于常染色体上)。IGF­2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矮小。在小鼠胚胎中，来自父本的A基因能够表达，来自母本的则不能表达。检测发现，这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中则是甲基化的。若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则F1的表型为_______________________。F1雌雄个体间随机交配，则F2的表型及比例为________________。
(4)临床上5­氮杂胞嘧啶核苷常用于治疗DNA甲基化引起的疾病。推测5­氮杂胞嘧啶核苷可能的作用机制之一是5­氮杂胞嘧啶核苷在________过程中掺入DNA，导致与DNA结合的甲基转移酶活性降低，从而降低DNA的甲基化程度；另一种可能的机制是5­氮杂胞嘧啶核苷与“CpG岛”中的________竞争DNA甲基转移酶，从而降低DNA的甲基化程度。
解析：(1)分析题意可知，DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。(2)DNA的复制方式为半保留复制。图2中①过程的产物都是半甲基化的。从头合成型甲基转移酶作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；日常型甲基转移酶作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化，因此过程②必须经过日常型甲基转移酶的催化才能获得与亲代相同的全甲基化状态。(3)若纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)杂交，则F1的基因型均为Aa，其中来自父亲的A基因能够表达，因此F1的表型是全部正常。F1雌雄个体间随机交配，来自父本的A基因能够表达，来自母本的A基因不能表达，则F2的表型及比例应为正常∶矮小＝1∶1。(4)临床上5­氮杂胞嘧啶核苷常用于治疗DNA甲基化引起的疾病。甲基化离不开甲基转移酶，5­氮杂胞嘧啶可能的作用机制之一是5­氮杂胞嘧啶核苷在DNA复制过程中掺入DNA，导致与DNA结合的甲基转移酶活性降低，从而降低DNA的甲基化程度；另一种可能的机制是5­氮杂胞嘧啶核苷与“CpG岛”中的胞嘧啶竞争甲基转移酶，从而降低DNA的甲基化程度。
答案：(1)不会 (2)半保留复制 半 日常型甲基转移酶 (3)全部正常 正常∶矮小＝1∶1 (4)DNA复制 胞嘧啶课标要求
核心素养
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来表现。
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。
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。
皱粒豌豆的形成
人的白化症状的形成
皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，使编码淀粉分支酶的基因被打乱
↓
淀粉分支酶出现异常，活性大大降低
↓
淀粉合成受阻，含量降低
↓
淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩
编码酪氨酸酶的基因异常
↓
不能合成酪氨酸酶
↓
酪氨酸不能转变为黑色素
↓
表现出白化症状
囊性纤维化
编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基
↓
CFTR蛋白缺少苯丙氨酸
↓
CFTR蛋白空间结构异常，导致其功能异常
↓
患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，使肺功能严重受损
项目
血红蛋白基因
胰岛素基因
抗体基因
有氧呼吸有关酶基因
红细胞
＋
－
－
＋
胰岛B细胞
－
①
－
＋
浆细胞
－
－
＋
②
核心知识小结
[要点回眸]
[规范答题]
1．基因控制生物性状的两条途径
(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．生物体多种性状的形成都是以细胞分化为基础的。
3．细胞分化的本质是基因的选择性表达。
4．基因的选择性表达与基因表达的调控有关。
5．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。
6．一个基因可能影响或控制多种性状，一种性状也可能由多个基因控制。
胰岛细胞的mRNA
未成熟的红细胞的mRNA
胰岛素基因
＋
－
血红蛋白基因
－
＋
基因A
基因B
基因C
↓
↓
↓
酶A
酶B
酶C
↓
↓
↓
原料
―→
鸟氨酸
―→
瓜氨酸
―→
精氨酸