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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第2节 基因表达与性状的关系教案
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第2节 基因表达与性状的关系教案，共14页。教案主要包含了基因表达产物与性状的关系等内容，欢迎下载使用。
一、基因表达产物与性状的关系
基因控制性状的途径
1．间接途径
(1)途径：基因eq \(―→,\s\up7(控制))酶的合成eq \(―→,\s\up7(控制))细胞代谢eq \(―→,\s\up7(控制))生物体的性状。
(2)举例
①豌豆的圆粒与皱粒
圆粒豌豆：淀粉含量高→成熟时吸水胀大；
皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→淀粉分支酶异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。
②人白化病的形成：控制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。
2．直接途径
(1)途径：基因eq \(―→,\s\up7(控制))蛋白质的结构eq \(―→,\s\up7(控制))生物体的性状。
(2)举例
囊性纤维化：编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
(1)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)基因型相同的个体，其表型一定相同( )
答案 (1)× (2)×
如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是________。
A．过程①、②合称基因表达
B．基因控制生物的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的
C．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上
D．蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化
E．①过程是转录，它以DNA的两条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成mRNA
F．②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
提示 BEF
二、基因的选择性表达与细胞分化和表观遗传
1．基因类型
(1)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，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
(2)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。
2．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
3．表观遗传
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，叫作表观遗传。
4．基因与性状间的对应关系
(1)基因决定生物性状eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①一个基因\(――→,\s\up7(控制))一种性状,②一个基因\(――→,\s\up7(控制))多种性状如基因间相互作用,③多个基因\(――→,\s\up7(控制))一种性状如人的身高))
(2)生物体的性状还受环境条件的影响。
(3)基因与基因、基因与基因产物、基因与环境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)在一个细胞中所含的基因都一定表达( )
(2)基因的选择性表达与基因表达的调控有关( )
(3)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( )
(4)基因与性状的关系是一一对应的关系( )
(5)生物体的一种性状有时受多个基因的影响( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
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条途径？除此之外，另一条途径是什么？
提示 图中反映的途径是基因可以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；另一条途径是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2．牵牛花的颜色是只由一对基因控制的吗？
提示 不是。牵牛花的颜色由多对基因共同控制。
3．牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明什么？
提示 生物体的性状也受环境影响。
4．牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因①②③？也能全部表达吗？
提示 牵牛花的叶肉细胞中也含有基因①②③，但是由于细胞分化，基因进行选择性表达，这3个基因不一定能够表达。
1．如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。
下列相关叙述正确的是( )
A．精氨酸的合成只受一对基因的控制
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．四个基因位于同一条染色体上
答案 B
2．(2019·郑州一模)下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是( )
A．中心法则总结了遗传信息在细胞内的基因(DNA)、RNA和蛋白质间的传递规律
B．基因与基因之间是独立的，不会相互作用
C．基因控制性状，基因改变则性状也一定随之改变
D．编码CFTR蛋白的基因增加了3个碱基对，导致CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸而患囊性纤维化
答案 A
解析 基因与基因、基因与基因产物、基因与环境存在着复杂的相互作用，共同调控着生物体的性状，B错误；基因控制性状，但是基因的改变不一定引起性状的改变，C错误；机体患囊性纤维化是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，从而导致CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸，D错误。
3．下列关于基因、蛋白质和性状关系的叙述，错误的是( )
A．基因可以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，如白化病的发病机理
B．基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如豌豆的圆粒和皱粒的形成
C．基因中碱基排列顺序发生改变不一定会导致生物体性状的改变
D．生物体的性状除了受基因控制外，还受环境因素的影响
答案 B
解析 白化病、豌豆粒形的性状控制机理都是基因可以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，A正确、B错误；由于密码子的简并，基因中碱基排列顺序发生改变不一定导致生物体性状的改变，C正确；生物体的性状是基因与环境因素共同作用的结果，D正确。
4．豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的是( )
A．图中显示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．当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升
C．皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美
D．图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
答案 B
解析 图中显示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，A正确；当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，会导致淀粉分支酶异常，活性大大降低，从而使淀粉的含量下降，B错误；皱粒种子中淀粉含量相对较低，而蔗糖含量相对较高，种子的甜度增加，C正确；图中①②过程分别为转录和翻译，都会发生碱基互补配对，其中转录过程中有T和A配对，而翻译过程中没有，D正确。
5．(2019·河北定州中学第二次月考)如图为基因与性状的关系示意图，下列有关叙述错误的是( )
A．一种基因可以影响和控制多种性状
B．多种基因可以影响和控制一种性状
C．所有基因都能表现出相应的性状
D．图中的产物可以是酶、激素等
答案 C
解析 分析题图可知，A、B、C 3种性状由同一个基因控制，E性状由多个基因控制，A、B正确；生物体的性状除受基因控制外，还可能受环境影响，故有的基因不一定能表现出相应的性状，C错误；图中产物可以是酶、激素等，D正确。
6．果蝇的翅有长翅和残翅两种，分别由基因A和a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天的长翅果蝇幼虫放在35～37 ℃的环境中处理6～24小时后，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。请回答下列问题：
(1)果蝇的长翅和残翅是一对________性状，控制这一性状的基因互为____________。
(2)长翅果蝇幼虫经处理后得到的残翅果蝇的遗传物质________(填“发生”或“未发生”)改变，因为_______________________________________________________________________。
(3)温度影响果蝇翅的发育，主要是因为温度影响果蝇发育过程中________的活性。而这种物质又是由基因经______________过程合成的。
(4)此实验说明生物体的性状是由__________________作用的结果。
答案 (1)相对 等位基因 (2)未发生 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 (3)酶 转录和翻译 (4)基因和环境共同
解析 (1)果蝇的残翅和长翅是一对相对性状，由一对等位基因控制。(2)残翅果蝇的后代仍为长翅，这说明残翅果蝇的遗传物质未发生改变。(3)果蝇翅的发育过程需要酶的催化作用，而温度又影响酶的活性，所以温度升高会影响果蝇翅的发育。(4)由题意可知生物体的性状是基因和环境共同作用的结果。
A组 基础对点练
题组一 基因表达产物与性状的关系
1．白化病和黑尿病都是因为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，排出的尿液中因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如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．若一个皮肤角质层细胞控制酶B合成的基因异常，不会导致白化病
B．若一个胚胎干细胞控制酶D合成的基因异常，可能会导致黑尿病
C．白化病和黑尿病说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状的
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
答案 C
解析 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性状的，而非直接控制，C项错误。
2．(2019·山东高二期末)下列有关基因控制生物性状的实例分析，属于直接通过控制结构蛋白合成来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．豌豆粒形
答案 C
解析 白化病、苯丙酮尿症、豌豆粒形都是基因通过控制酶的合成来控制代谢，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直接通过控制结构蛋白合成来控制生物体性状的，C项符合题意。
3．(2018·海南高一期末)基因对性状控制的实现是通过( )
A．DNA的自我复制
B．控制蛋白质的结构直接控制性状
C．控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
D．B、C都是
答案 D
解析 基因对性状的控制途径有两条：一是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；二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D正确。
4．(2019·福建高考模拟)下列关于基因对性状控制的叙述，错误的是( )
A．白化病患者缺乏酪氨酸酶，体现基因通过控制酶的合成间接控制生物体性状
B．同一株水毛茛在空气和水中的叶形不同，体现性状由基因和环境共同决定
C．原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现基因与基因共同作用控制性状
D．抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现基因产物通过影响转录而影响性状
答案 D
解析 白化病患者由于缺乏酪氨酸酶影响了色素的合成，进而导致性状发生改变，体现了基因通过控制酶的合成间接控制生物体的性状，A正确；同一株水毛茛的细胞内遗传物质相同，但是在空气和水中的叶形不同，体现了性状由基因和环境共同决定，B正确；原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现该性状与多对基因有关，因此该性状体现了基因与基因共同作用控制性状，C正确；抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现基因产物通过影响翻译的过程而影响性状，D错误。
题组二 基因的选择性表达与细胞分化和表观遗传
5．(2019·广西南宁三中高一期中)下列关于细胞分化的描述正确的是( )
A．老年人体内没有细胞分化
B．细胞分化的方向是可逆转的
C．细胞分化使细胞功能趋向专门化
D．细胞分化增加了细胞的数量和种类
答案 C
解析 老年人体内也有细胞分化，A错误；细胞分化的方向不可逆转，B错误；细胞分化使细胞功能趋向专门化，如胰岛B细胞可以分泌胰岛素，C正确；细胞分化增加了细胞的种类，未增加细胞的数量，D错误。
6．下列有关表观遗传的叙述，不正确的是( )
A．生物表观遗传中基因表达发生改变
B．生物表观遗传中表型发生改变
C．生物表观遗传中基因的碱基序列发生改变
D．生物表观遗传现象可以遗传给下一代
答案 C
解析 生物表观遗传是指基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，基因的表达和表型发生可遗传的变化现象。
7．基因型为AA和Aa的玉米，在有光条件下发育成绿色幼苗，在无光条件下发育成白化幼苗；基因型为aa的玉米，无论有无光照均发育成白化幼苗，由此可见( )
A．性状完全由基因决定，与环境无关
B．性状完全由环境决定，与基因无关
C．性状不仅受基因的控制，也会受到环境的影响
D．无光条件下，基因决定性状；有光条件下，环境决定性状
答案 C
解析 基因型为AA和Aa的玉米，在有光条件下发育成绿色幼苗，在无光条件下发育成白化幼苗，这说明性状不仅受基因的控制，也会受到环境的影响，A、B、D项错误，C项正确。
8．人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，如图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是( )
A．基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状
B．基因可以通过控制酶的合成来控制生物体的性状
C．一个基因可以控制多种性状
D．一个性状可以由多个基因控制
答案 A
解析 苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成有密切的关系，而酶的合成是由基因控制的；若基因1发生变化，则多巴胺和黑色素的合成都受影响；多巴胺和黑色素的合成也都受多个基因的控制。
9．把能翻译成兔子血红蛋白的信使RNA加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成兔子的血红蛋白，这说明( )
A．所有生物共用一套遗传密码
B．兔子的DNA可以指导大肠杆菌的蛋白质合成
C．控制兔子血红蛋白合成的基因进入大肠杆菌
D．蛋白质的合成很简单
答案 A
解析 兔子血红蛋白的mRNA能在大肠杆菌中指导血红蛋白的合成，这说明兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码，A项正确；兔子的DNA只能指导合成兔子的蛋白质，B项错误；由题干信息可知，进入大肠杆菌的是兔子血红蛋白的mRNA，而不是基因，C项错误；兔子血红蛋白的mRNA能在大肠杆菌中指导血红蛋白的合成，这说明兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码，但不能说明蛋白质的合成很简单，D项错误。
10．(2019·武昌区调研)如图为人体某致病基因控制异常蛋白质合成过程的示意图。请据图回答下列问题：
(1)图中过程①是________，此过程既需要____________作为原料，还需要____________进行催化。
(2)图中所示的基因控制性状的方式是_____________________________________________；
若图中异常多肽链中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—谷氨酸—”，携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、CUU，则物质a中模板链的碱基序列为________________。
(3)致病基因与正常基因是一对____________；在细胞中由少量的物质b就可以短时间内合成许多相同的蛋白质，其主要原因是________________________________________________。
答案 (1)转录 核糖核苷酸 RNA聚合酶 (2)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 —AGACTT— (3)等位基因 一个mRNA分子可相继结合多个核糖体，同时合成多条多肽链
解析 (1)过程①是以致病基因的一条链为模板合成mRNA的过程，属于转录。转录所需要的原料是核糖核苷酸，合成RNA需要RNA聚合酶的催化。(2)图中显示致病基因指导异常蛋白质的合成，从而导致患病，这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。根据两个反密码子AGA、CUU可以推知mRNA上相应的两个密码子为UCU、GAA，则DNA中模板链的碱基序列为—AGACTT—。(3)致病基因是由正常基因发生突变形成的，二者互为等位基因。在一分子mRNA上可以相继结合多个核糖体，能相继合成多条多肽链，从而提高了翻译的效率。
B组 综合强化练
1～6题为选择题，1～4题中只有一个选项符合题目要求，5、6题中有一个或多个选项符合题目要求。
1．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中，错误的是( )
A．由材料①②可知，生物体的表型是由基因型决定的
B．由材料①③可知，生物体的表型是由基因型和环境共同决定的
C．由材料②③可知，环境影响基因型的表达
D．由材料①②③可知，生物体的表型是由基因型和环境共同作用的结果
答案 B
解析 ①和②、②和③实验中，都只有一个变量，可以得出结论。而①和③实验中温度和基因型都不同，所以不能判断表型是由温度还是由基因型决定的，或是由它们共同决定的。
2．细胞分化的本质是( )
A．遗传物质的改变
B．基因的选择性表达
C．细胞形态、结构、功能的改变
D．细胞亚显微结构的改变
答案 B
解析 细胞分化的本质是基因的选择性表达。
3．下列关于基因与性状关系的叙述不正确的是( )
A．基因控制生物体的性状是通过指导蛋白质的合成来实现的
B．基因通过控制酶的合成，即可实现对生物体性状的全部控制
C．基因与基因、基因与基因产物、基因与环境共同调控着生物体的性状
D．有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状
答案 B
解析 基因控制生物体的性状是通过指导蛋白质的合成来实现的，A正确；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，基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，B错误；基因与基因、基因与基因产物、基因与环境共同调控着生物体的性状，C正确；有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状，D正确。
4．菱生活在淡水中，它的叶有两种形态：沉于水中的呈细丝状，浮出水面的却薄而宽阔。这个实例可以说明( )
A．基因对性状的表现具有决定性作用
B．环境对基因的表达有影响
C．性状的表现未必受基因的控制
D．环境是性状表现的决定因素
答案 B
解析 菱生活在不同环境中表型不同，说明环境对基因的表达有影响。
5．下面是关于基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述，其中错误的是( )
A．一种基因可能控制多种生物性状
B．生物体的性状由基因与外界环境共同控制
C．基因控制性状都是通过控制蛋白质的结构来实现的
D．基因碱基序列发生改变一定会导致性状发生改变
答案 CD
解析 一种基因可能控制多种生物性状，一种生物性状也可能受多种基因控制，A正确；生物的性状不仅受基因控制，还受外界环境影响，B正确；基因可以控制相关酶的合成，再由酶影响细胞的代谢进而影响生物的性状，基因控制性状也可通过控制蛋白质的结构来实现，C错误；由于密码子的简并，基因碱基序列发生改变后遗传密码发生了改变，但是控制的氨基酸的种类不一定发生了改变，因此不一定导致生物性状发生改变，D错误。
6．下列关于细胞分化的叙述正确的是( )
A．细胞分化发生在生物体的整个生命进程中
B．细胞分化是基因选择性表达的结果
C．一般细胞分化程度越高，其分裂能力越低
D．细胞分化将导致遗传物质发生改变
答案 ABC
解析 细胞分化是一种持久的变化，它发生在生物体的整个生命进程中，A正确；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，B正确；一般细胞分化程度越高，其分裂能力越低，C正确；细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞中遗传物质没有改变，D错误。
7．铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码子后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：
(1)图中甘氨酸的密码子是__________________，铁蛋白基因中决定“”的模板链碱基序列为________________________________________________________。
(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了_______________________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免________________对细胞的毒性影响，又可以减少______________________________________________________________________。
(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是________________________________________________________________________。
(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由________变为________。
答案 (1)GGU …CCACTGACC…
(2)核糖体在mRNA上的结合与移动 Fe3＋ 细胞内物质和能量的浪费
(3)mRNA两端存在不翻译的序列 (4)C A
8．下图为生物体内遗传信息的传递与表达过程，请据图回答下列问题：
(1)比较图一与图二，所需要的条件除模板有所不同之外，________和________也不同。图二过程进行时碱基之间遵循________________原则。
(2)与图一中A链相比，C链特有的化学组成是________和__________。
(3)图三所示的是遗传信息传递和表达的规律，被命名为____________。过程②必需的酶是____________，其中可在人体正常细胞内发生的过程有________(填序号)。
(4)基因中由于碱基缺失导致一种转运蛋白异常，使个体患上囊性纤维化，体现了基因控制性状的方式是________________________________________________________________。
答案 (1)酶 原料 碱基互补配对 (2)核糖 尿嘧啶
(3)中心法则 逆转录酶 ①③⑤ (4)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
解析 分析图一表示转录过程，即在细胞核内，以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程；图2表示DNA自我复制，即在细胞核内，以DNA两条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成DNA的过程；分析图三，①表示DNA自我复制，②表示逆转录，③表示转录，④表示RNA自我复制，⑤表示翻译。
(1)图一是基因表达过程中的转录，模板是DNA的一条链，原料是4种核糖核苷酸，还需要RNA聚合酶；图二是基因复制过程，模板是DNA的双链，需要DNA聚合酶等，原料为游离的脱氧核苷酸；所以所需要的条件中模板、酶和原料等不同。图二过程进行时碱基之间遵循碱基互补配对原则。
(2)图一中C链(RNA)与A链(DNA)相比，C链特有的化学组成物质是核糖和尿嘧啶。
(3)图三所示的是中心法则，过程②(逆转录)，必需的酶是逆转录酶，人体正常细胞内发生的过程有复制①、转录③、翻译⑤过程。
(4)基因中由于碱基缺失导致一种转运蛋白异常，使个体患上囊性纤维化，体现了基因控制性状的方式是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
一、基因表达产物与性状的关系
基因控制性状的途径
1．间接途径
(1)途径：基因eq \(―→,\s\up7(控制))酶的合成eq \(―→,\s\up7(控制))细胞代谢eq \(―→,\s\up7(控制))生物体的性状。
(2)举例
①豌豆的圆粒与皱粒
圆粒豌豆：淀粉含量高→成熟时吸水胀大；
皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→淀粉分支酶异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。
②人白化病的形成：控制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。
2．直接途径
(1)途径：基因eq \(―→,\s\up7(控制))蛋白质的结构eq \(―→,\s\up7(控制))生物体的性状。
(2)举例
囊性纤维化：编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
(1)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)基因型相同的个体，其表型一定相同( )
答案 (1)× (2)×
如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是________。
A．过程①、②合称基因表达
B．基因控制生物的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的
C．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上
D．蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化
E．①过程是转录，它以DNA的两条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成mRNA
F．②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
提示 BEF
二、基因的选择性表达与细胞分化和表观遗传
1．基因类型
(1)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，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
(2)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。
2．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
3．表观遗传
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，叫作表观遗传。
4．基因与性状间的对应关系
(1)基因决定生物性状eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①一个基因\(――→,\s\up7(控制))一种性状,②一个基因\(――→,\s\up7(控制))多种性状如基因间相互作用,③多个基因\(――→,\s\up7(控制))一种性状如人的身高))
(2)生物体的性状还受环境条件的影响。
(3)基因与基因、基因与基因产物、基因与环境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)在一个细胞中所含的基因都一定表达( )
(2)基因的选择性表达与基因表达的调控有关( )
(3)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( )
(4)基因与性状的关系是一一对应的关系( )
(5)生物体的一种性状有时受多个基因的影响( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
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条途径？除此之外，另一条途径是什么？
提示 图中反映的途径是基因可以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；另一条途径是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2．牵牛花的颜色是只由一对基因控制的吗？
提示 不是。牵牛花的颜色由多对基因共同控制。
3．牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明什么？
提示 生物体的性状也受环境影响。
4．牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因①②③？也能全部表达吗？
提示 牵牛花的叶肉细胞中也含有基因①②③，但是由于细胞分化，基因进行选择性表达，这3个基因不一定能够表达。
1．如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。
下列相关叙述正确的是( )
A．精氨酸的合成只受一对基因的控制
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．四个基因位于同一条染色体上
答案 B
2．(2019·郑州一模)下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是( )
A．中心法则总结了遗传信息在细胞内的基因(DNA)、RNA和蛋白质间的传递规律
B．基因与基因之间是独立的，不会相互作用
C．基因控制性状，基因改变则性状也一定随之改变
D．编码CFTR蛋白的基因增加了3个碱基对，导致CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸而患囊性纤维化
答案 A
解析 基因与基因、基因与基因产物、基因与环境存在着复杂的相互作用，共同调控着生物体的性状，B错误；基因控制性状，但是基因的改变不一定引起性状的改变，C错误；机体患囊性纤维化是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，从而导致CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸，D错误。
3．下列关于基因、蛋白质和性状关系的叙述，错误的是( )
A．基因可以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，如白化病的发病机理
B．基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如豌豆的圆粒和皱粒的形成
C．基因中碱基排列顺序发生改变不一定会导致生物体性状的改变
D．生物体的性状除了受基因控制外，还受环境因素的影响
答案 B
解析 白化病、豌豆粒形的性状控制机理都是基因可以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，A正确、B错误；由于密码子的简并，基因中碱基排列顺序发生改变不一定导致生物体性状的改变，C正确；生物体的性状是基因与环境因素共同作用的结果，D正确。
4．豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的是( )
A．图中显示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．当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升
C．皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美
D．图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
答案 B
解析 图中显示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，A正确；当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，会导致淀粉分支酶异常，活性大大降低，从而使淀粉的含量下降，B错误；皱粒种子中淀粉含量相对较低，而蔗糖含量相对较高，种子的甜度增加，C正确；图中①②过程分别为转录和翻译，都会发生碱基互补配对，其中转录过程中有T和A配对，而翻译过程中没有，D正确。
5．(2019·河北定州中学第二次月考)如图为基因与性状的关系示意图，下列有关叙述错误的是( )
A．一种基因可以影响和控制多种性状
B．多种基因可以影响和控制一种性状
C．所有基因都能表现出相应的性状
D．图中的产物可以是酶、激素等
答案 C
解析 分析题图可知，A、B、C 3种性状由同一个基因控制，E性状由多个基因控制，A、B正确；生物体的性状除受基因控制外，还可能受环境影响，故有的基因不一定能表现出相应的性状，C错误；图中产物可以是酶、激素等，D正确。
6．果蝇的翅有长翅和残翅两种，分别由基因A和a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天的长翅果蝇幼虫放在35～37 ℃的环境中处理6～24小时后，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。请回答下列问题：
(1)果蝇的长翅和残翅是一对________性状，控制这一性状的基因互为____________。
(2)长翅果蝇幼虫经处理后得到的残翅果蝇的遗传物质________(填“发生”或“未发生”)改变，因为_______________________________________________________________________。
(3)温度影响果蝇翅的发育，主要是因为温度影响果蝇发育过程中________的活性。而这种物质又是由基因经______________过程合成的。
(4)此实验说明生物体的性状是由__________________作用的结果。
答案 (1)相对 等位基因 (2)未发生 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 (3)酶 转录和翻译 (4)基因和环境共同
解析 (1)果蝇的残翅和长翅是一对相对性状，由一对等位基因控制。(2)残翅果蝇的后代仍为长翅，这说明残翅果蝇的遗传物质未发生改变。(3)果蝇翅的发育过程需要酶的催化作用，而温度又影响酶的活性，所以温度升高会影响果蝇翅的发育。(4)由题意可知生物体的性状是基因和环境共同作用的结果。
A组 基础对点练
题组一 基因表达产物与性状的关系
1．白化病和黑尿病都是因为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，排出的尿液中因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如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．若一个皮肤角质层细胞控制酶B合成的基因异常，不会导致白化病
B．若一个胚胎干细胞控制酶D合成的基因异常，可能会导致黑尿病
C．白化病和黑尿病说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状的
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
答案 C
解析 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性状的，而非直接控制，C项错误。
2．(2019·山东高二期末)下列有关基因控制生物性状的实例分析，属于直接通过控制结构蛋白合成来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．豌豆粒形
答案 C
解析 白化病、苯丙酮尿症、豌豆粒形都是基因通过控制酶的合成来控制代谢，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直接通过控制结构蛋白合成来控制生物体性状的，C项符合题意。
3．(2018·海南高一期末)基因对性状控制的实现是通过( )
A．DNA的自我复制
B．控制蛋白质的结构直接控制性状
C．控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
D．B、C都是
答案 D
解析 基因对性状的控制途径有两条：一是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；二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D正确。
4．(2019·福建高考模拟)下列关于基因对性状控制的叙述，错误的是( )
A．白化病患者缺乏酪氨酸酶，体现基因通过控制酶的合成间接控制生物体性状
B．同一株水毛茛在空气和水中的叶形不同，体现性状由基因和环境共同决定
C．原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现基因与基因共同作用控制性状
D．抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现基因产物通过影响转录而影响性状
答案 D
解析 白化病患者由于缺乏酪氨酸酶影响了色素的合成，进而导致性状发生改变，体现了基因通过控制酶的合成间接控制生物体的性状，A正确；同一株水毛茛的细胞内遗传物质相同，但是在空气和水中的叶形不同，体现了性状由基因和环境共同决定，B正确；原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现该性状与多对基因有关，因此该性状体现了基因与基因共同作用控制性状，C正确；抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现基因产物通过影响翻译的过程而影响性状，D错误。
题组二 基因的选择性表达与细胞分化和表观遗传
5．(2019·广西南宁三中高一期中)下列关于细胞分化的描述正确的是( )
A．老年人体内没有细胞分化
B．细胞分化的方向是可逆转的
C．细胞分化使细胞功能趋向专门化
D．细胞分化增加了细胞的数量和种类
答案 C
解析 老年人体内也有细胞分化，A错误；细胞分化的方向不可逆转，B错误；细胞分化使细胞功能趋向专门化，如胰岛B细胞可以分泌胰岛素，C正确；细胞分化增加了细胞的种类，未增加细胞的数量，D错误。
6．下列有关表观遗传的叙述，不正确的是( )
A．生物表观遗传中基因表达发生改变
B．生物表观遗传中表型发生改变
C．生物表观遗传中基因的碱基序列发生改变
D．生物表观遗传现象可以遗传给下一代
答案 C
解析 生物表观遗传是指基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，基因的表达和表型发生可遗传的变化现象。
7．基因型为AA和Aa的玉米，在有光条件下发育成绿色幼苗，在无光条件下发育成白化幼苗；基因型为aa的玉米，无论有无光照均发育成白化幼苗，由此可见( )
A．性状完全由基因决定，与环境无关
B．性状完全由环境决定，与基因无关
C．性状不仅受基因的控制，也会受到环境的影响
D．无光条件下，基因决定性状；有光条件下，环境决定性状
答案 C
解析 基因型为AA和Aa的玉米，在有光条件下发育成绿色幼苗，在无光条件下发育成白化幼苗，这说明性状不仅受基因的控制，也会受到环境的影响，A、B、D项错误，C项正确。
8．人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，如图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是( )
A．基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状
B．基因可以通过控制酶的合成来控制生物体的性状
C．一个基因可以控制多种性状
D．一个性状可以由多个基因控制
答案 A
解析 苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成有密切的关系，而酶的合成是由基因控制的；若基因1发生变化，则多巴胺和黑色素的合成都受影响；多巴胺和黑色素的合成也都受多个基因的控制。
9．把能翻译成兔子血红蛋白的信使RNA加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成兔子的血红蛋白，这说明( )
A．所有生物共用一套遗传密码
B．兔子的DNA可以指导大肠杆菌的蛋白质合成
C．控制兔子血红蛋白合成的基因进入大肠杆菌
D．蛋白质的合成很简单
答案 A
解析 兔子血红蛋白的mRNA能在大肠杆菌中指导血红蛋白的合成，这说明兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码，A项正确；兔子的DNA只能指导合成兔子的蛋白质，B项错误；由题干信息可知，进入大肠杆菌的是兔子血红蛋白的mRNA，而不是基因，C项错误；兔子血红蛋白的mRNA能在大肠杆菌中指导血红蛋白的合成，这说明兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码，但不能说明蛋白质的合成很简单，D项错误。
10．(2019·武昌区调研)如图为人体某致病基因控制异常蛋白质合成过程的示意图。请据图回答下列问题：
(1)图中过程①是________，此过程既需要____________作为原料，还需要____________进行催化。
(2)图中所示的基因控制性状的方式是_____________________________________________；
若图中异常多肽链中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—谷氨酸—”，携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、CUU，则物质a中模板链的碱基序列为________________。
(3)致病基因与正常基因是一对____________；在细胞中由少量的物质b就可以短时间内合成许多相同的蛋白质，其主要原因是________________________________________________。
答案 (1)转录 核糖核苷酸 RNA聚合酶 (2)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 —AGACTT— (3)等位基因 一个mRNA分子可相继结合多个核糖体，同时合成多条多肽链
解析 (1)过程①是以致病基因的一条链为模板合成mRNA的过程，属于转录。转录所需要的原料是核糖核苷酸，合成RNA需要RNA聚合酶的催化。(2)图中显示致病基因指导异常蛋白质的合成，从而导致患病，这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。根据两个反密码子AGA、CUU可以推知mRNA上相应的两个密码子为UCU、GAA，则DNA中模板链的碱基序列为—AGACTT—。(3)致病基因是由正常基因发生突变形成的，二者互为等位基因。在一分子mRNA上可以相继结合多个核糖体，能相继合成多条多肽链，从而提高了翻译的效率。
B组 综合强化练
1～6题为选择题，1～4题中只有一个选项符合题目要求，5、6题中有一个或多个选项符合题目要求。
1．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中，错误的是( )
A．由材料①②可知，生物体的表型是由基因型决定的
B．由材料①③可知，生物体的表型是由基因型和环境共同决定的
C．由材料②③可知，环境影响基因型的表达
D．由材料①②③可知，生物体的表型是由基因型和环境共同作用的结果
答案 B
解析 ①和②、②和③实验中，都只有一个变量，可以得出结论。而①和③实验中温度和基因型都不同，所以不能判断表型是由温度还是由基因型决定的，或是由它们共同决定的。
2．细胞分化的本质是( )
A．遗传物质的改变
B．基因的选择性表达
C．细胞形态、结构、功能的改变
D．细胞亚显微结构的改变
答案 B
解析 细胞分化的本质是基因的选择性表达。
3．下列关于基因与性状关系的叙述不正确的是( )
A．基因控制生物体的性状是通过指导蛋白质的合成来实现的
B．基因通过控制酶的合成，即可实现对生物体性状的全部控制
C．基因与基因、基因与基因产物、基因与环境共同调控着生物体的性状
D．有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状
答案 B
解析 基因控制生物体的性状是通过指导蛋白质的合成来实现的，A正确；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，基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，B错误；基因与基因、基因与基因产物、基因与环境共同调控着生物体的性状，C正确；有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状，D正确。
4．菱生活在淡水中，它的叶有两种形态：沉于水中的呈细丝状，浮出水面的却薄而宽阔。这个实例可以说明( )
A．基因对性状的表现具有决定性作用
B．环境对基因的表达有影响
C．性状的表现未必受基因的控制
D．环境是性状表现的决定因素
答案 B
解析 菱生活在不同环境中表型不同，说明环境对基因的表达有影响。
5．下面是关于基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述，其中错误的是( )
A．一种基因可能控制多种生物性状
B．生物体的性状由基因与外界环境共同控制
C．基因控制性状都是通过控制蛋白质的结构来实现的
D．基因碱基序列发生改变一定会导致性状发生改变
答案 CD
解析 一种基因可能控制多种生物性状，一种生物性状也可能受多种基因控制，A正确；生物的性状不仅受基因控制，还受外界环境影响，B正确；基因可以控制相关酶的合成，再由酶影响细胞的代谢进而影响生物的性状，基因控制性状也可通过控制蛋白质的结构来实现，C错误；由于密码子的简并，基因碱基序列发生改变后遗传密码发生了改变，但是控制的氨基酸的种类不一定发生了改变，因此不一定导致生物性状发生改变，D错误。
6．下列关于细胞分化的叙述正确的是( )
A．细胞分化发生在生物体的整个生命进程中
B．细胞分化是基因选择性表达的结果
C．一般细胞分化程度越高，其分裂能力越低
D．细胞分化将导致遗传物质发生改变
答案 ABC
解析 细胞分化是一种持久的变化，它发生在生物体的整个生命进程中，A正确；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，B正确；一般细胞分化程度越高，其分裂能力越低，C正确；细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞中遗传物质没有改变，D错误。
7．铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码子后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：
(1)图中甘氨酸的密码子是__________________，铁蛋白基因中决定“”的模板链碱基序列为________________________________________________________。
(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了_______________________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免________________对细胞的毒性影响，又可以减少______________________________________________________________________。
(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是________________________________________________________________________。
(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由________变为________。
答案 (1)GGU …CCACTGACC…
(2)核糖体在mRNA上的结合与移动 Fe3＋ 细胞内物质和能量的浪费
(3)mRNA两端存在不翻译的序列 (4)C A
8．下图为生物体内遗传信息的传递与表达过程，请据图回答下列问题：
(1)比较图一与图二，所需要的条件除模板有所不同之外，________和________也不同。图二过程进行时碱基之间遵循________________原则。
(2)与图一中A链相比，C链特有的化学组成是________和__________。
(3)图三所示的是遗传信息传递和表达的规律，被命名为____________。过程②必需的酶是____________，其中可在人体正常细胞内发生的过程有________(填序号)。
(4)基因中由于碱基缺失导致一种转运蛋白异常，使个体患上囊性纤维化，体现了基因控制性状的方式是________________________________________________________________。
答案 (1)酶 原料 碱基互补配对 (2)核糖 尿嘧啶
(3)中心法则 逆转录酶 ①③⑤ (4)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
解析 分析图一表示转录过程，即在细胞核内，以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程；图2表示DNA自我复制，即在细胞核内，以DNA两条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成DNA的过程；分析图三，①表示DNA自我复制，②表示逆转录，③表示转录，④表示RNA自我复制，⑤表示翻译。
(1)图一是基因表达过程中的转录，模板是DNA的一条链，原料是4种核糖核苷酸，还需要RNA聚合酶；图二是基因复制过程，模板是DNA的双链，需要DNA聚合酶等，原料为游离的脱氧核苷酸；所以所需要的条件中模板、酶和原料等不同。图二过程进行时碱基之间遵循碱基互补配对原则。
(2)图一中C链(RNA)与A链(DNA)相比，C链特有的化学组成物质是核糖和尿嘧啶。
(3)图三所示的是中心法则，过程②(逆转录)，必需的酶是逆转录酶，人体正常细胞内发生的过程有复制①、转录③、翻译⑤过程。
(4)基因中由于碱基缺失导致一种转运蛋白异常，使个体患上囊性纤维化，体现了基因控制性状的方式是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
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