第六单元　第二十八课时　基因表达与性状的关系-2027年高考生物一轮复习课件（含讲义及答案）

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1.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现。2.概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果。3.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。
考点一　基因表达产物与性状的关系
考点二　基因的选择性表达与细胞分化、表观遗传
基因表达产物与性状的关系
基因控制生物性状的途径(1)方式1：基因通过控制_________________________，进而控制生物体的性状。实例：①豌豆种子圆粒与皱粒的原因
酶的合成来控制代谢过程
(2)方式2：基因通过控制蛋白质的_____直接控制生物体的性状。实例：囊性纤维化
考向一　基因表达产物与性状的关系1.(2025·淮北模拟)青蒿素是从黄花蒿的茎叶中提取的一种小分子化合物，主要具有抗疟疾、抗肿瘤、抗炎等作用。如图为青蒿素合成相关的部分代谢过程，下列叙述错误的是
A.为了较大提高青蒿素的产量，可促进F基因表达，抑制G基因表达B.酶F和酶G催化的底物都是FPP，所以这两种酶的组成和结构相同C.①③均可代表转录和翻译，翻译时需要mRNA、tRNA、rRNA的参与D.青蒿素合成过程可以说明，性状与基因的关系并不都是一一对应的
2.(2025·湖北，3)我国科学家对三万余株水稻进行筛选，成功定位并克隆出耐碱—耐热基因ATT，发现该基因编码GA20氧化酶，从而调控赤霉素的生物合成。适宜浓度的赤霉素通过调节SLR1蛋白的含量，能减少碱性和高温环境对植株的损伤。下列叙述错误的是A.该研究表明基因与性状是一一对应关系B.ATT基因通过控制酶的合成影响水稻的性状C.可以通过调节ATT基因的表达调控赤霉素的水平D.该研究成果为培育耐碱—耐热水稻新品种提供了新思路
基因的选择性表达与细胞分化、表观遗传
1.细胞分化的本质：__________________(如图所示)。
4.基因与性状间的关系(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。①一个基因　　　__________(多数性状受单基因控制)；②一个基因　　　___________(如基因间相互作用)；③_________　　　_________ (如身高、体重等)。(2)生物体的性状也不完全由基因决定，______对性状也有着重要影响。
(1)小鼠Avy基因控制黄色体毛，该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，使小鼠毛色发生可遗传的改变。Avy基因的碱基序列保持不变(2022·天津，5)(2)癌细胞来源的某种酶，比正常细胞来源的同种酶活性较低，原因可能是酶基因启动子发生甲基化(2023·天津，6)
提示　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，转录出的mRNA可作为翻译的模板翻译出蛋白质，若该酶基因启动子甲基化，可能导致该基因的转录过程无法进行，不能合成酶。
(3)染色体的组蛋白被修饰造成的结构变化不影响基因表达(2023·河北，6)
提示　在生物表观遗传中，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。
表观遗传的几种类型1.DNA甲基化：指在DNA碱基上增加甲基基团的化学修饰。
基因碱基甲基化程度较高导致基因不表达的原因可能是其与_________酶的结合受阻。在胰岛B细胞中，呼吸酶基因、胰岛素基因处于_________ (填“甲基化”或“非甲基化”)的状态。
2.基因(组)印记：指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甲基化就是基因组印记的重要方式之一。在印记基因中，来自亲本的“印记”在子一代体细胞的有丝分裂中保持终生；但在子一代的原始生殖细胞中，甲基化都会被清除，然后形成配子时，甲基化模式都会重新设定。
鼠的灰色(A)对褐色(a)是一对相对性状，被甲基化修饰的基因不能表达。图中雌鼠与雄鼠杂交，子代小鼠的表型及比例是灰色∶褐色＝_____。
3.组蛋白修饰(1)组蛋白乙酰化修饰一般与基因转录激活相关，而组蛋白去乙酰化则与基因沉默相关。(2)组蛋白甲基化修饰既与基因的转录抑制相关，又与转录激活相关，这取决于被修饰的氨基酸残基所处的位置、被修饰的程度，以及甲基转移酶的性质。
已知基因A的表达产物可在一定程度上抑制RNA病毒在宿主细胞中的增殖。在研究基因A的功能时，研究人员发现宿主细胞染色质的组蛋白乙酰化导致染色质结构松散、开放程度变大，最终能激活基因A的表达。试分析染色体的组蛋白乙酰化有利于基因A表达的原理：_____________________________________________________________________________________________。
色质结构松散有利于基因解旋，从而有利于基因A的转录过程，最终有利于基因A的表达
4.RNA干扰主要靠直接结合特异的靶标mRNA，从而阻止该mRNA进行翻译或者导致靶标mRNA的稳定性下降。
(2023·广东，17节选)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制如图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题：
(1)前体mRNA是通过__________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对________的竞争性结合，调节基因表达。(2)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。
白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率提高，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡　
(3)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路：_________________________________________________________________________________________________________________。
可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA
使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡
5.X染色体失活 是“强制性的男女平等”。雌性动物体细胞中X染色体的失活遵循n－1规律：不管有多少条X染色体，除了一条以外其余的都失活。染色体失活是一个与基因沉默相关的过程。这些变化使失活的X染色体形成巴氏小体。虽然在体细胞中失活的X染色体非常稳定，但在正常发育过程中的一些情况下，整条染色体还可以再被激活。例如，在发育中的原始生殖细胞内，可以激活失活的X染色体。
(2021·辽宁，20改编)雌性小鼠在胚胎发育至4～6天时，细胞中两条X染色体会有一条随机失活，经细胞分裂形成子细胞，子细胞中此条染色体仍是失活的。雄性小鼠不存在X染色体失活现象。现有两只转荧光蛋白基因的小鼠，甲为发红色荧光的雄鼠(基因型为XRY)，乙为发绿色荧光的雌鼠(基因型为XGX)。甲、乙杂交产生F1，F1雌雄个体随机交配，产生F2。若不发生突变，下列叙述错误的是A.F1中发红色荧光的个体均为雌性B.F1中同时发出红绿荧光的个体所占的比例为1/4C.F1中只发红色荧光的个体，发光细胞在身体中分布情况相同D.F2中只发一种荧光的个体出现的概率是11/16
考向二　基因选择性表达与性状间的关系3.(2021·湖南，13改编)细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述错误的是A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中 基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物D.②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
4.(2022·湖北，5)BMI1基因具有维持红系祖细胞分化为成熟红细胞的能力。体外培养实验表明，随着红系祖细胞分化为成熟红细胞，BMI1基因表达量迅速下降。在该基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍。根据以上研究结果，下列叙述错误的是A.红系祖细胞可以无限增殖分化为成熟红细胞B.BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖C.该研究可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路D.红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关
考向三　表观遗传5.(2025·河南，14)构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因表达到产生乙酰化的组蛋白，需经历转录、转录后加工、翻译、翻译后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是A.组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型B.具有生物活性的tRNA的形成涉及转录和转录后加工过程C.编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同，可影响翻译的准确度 和效率D.组蛋白乙酰化发生在翻译后，是基因表达调控的结果，也会影响基因 的表达
6.(2025·江苏，15)甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA，引起基因表达效应改变，如图所示。下列叙述正确的是A.甲基化通过抑制转录过程调控基因表达B.图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上C.蛋白Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达D.若图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应
一、基础排查判断下列关于基因表达与性状的关系的叙述(1)基因E可编码玉米花青素合成途径的关键蛋白，所以基因E是通过控制酶的合成来起作用的(　　)(2)囊性纤维化体现了基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状(　　)(3)皱粒豌豆种子中，编码淀粉分支酶的基因被打乱，淀粉分支酶异常，活性降低，淀粉含量低而蔗糖含量高(　　)
(4)决定人身高的基因与身高这种性状呈线性关系，即一种性状由一个基因控制(　　)
提示　人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
(5)同一生物体中不同类型的细胞内的mRNA种类不同的实质是基因的选择性表达(　　)(6)可以通过甲基化来促进柳穿鱼的Lcyc基因的表达(　　)
提示　可以通过甲基化来抑制柳穿鱼的Lcyc基因的表达。
(7)DNA上甲基化修饰的程度不同，可能导致子代个体基因相同表型不同(　　)(8)表观遗传中碱基序列不发生变化，但也可能将亲本性状遗传给后代(　　)(9)表观遗传中核内遗传物质在亲子代之间的传递不遵循孟德尔遗传规律(　　)
提示　表观遗传中核内遗传物质在亲子代之间的传递遵循孟德尔遗传规律。
(10)表观遗传可解释为基因在转录和翻译过程中发生了一些稳定性的改变(　　)
(11)表观遗传学分子修饰只能发生在DNA上(　　)
提示　表观遗传学分子修饰既可发生在染色体上，也可发生在DNA上。
(12)甲基化可通过影响DNA聚合酶与调控序列结合抑制转录(　　)
提示　甲基化影响的是RNA聚合酶与调控序列的结合。
(13)表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的过程中(　　)(14)同卵双胞胎之间的微小差异可能与表观遗传有关(　　)(15)蜂王与工蜂的形态、结构、生理、行为的不同与表观遗传有关(　　)
(16)高温培养残翅果蝇幼虫得到接近正常果蝇成虫的现象属于表观遗传(　　)
提示　高温培养残翅果蝇幼虫得到接近正常果蝇成虫的现象，说明表型是由基因型和环境共同作用的结果，不属于表观遗传。
二、要语必背1.(必修2 P71)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.(必修2 P71)基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。3.(必修2 P72)细胞分化的本质就是基因的选择性表达。4.(必修2 P74)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。
5.(必修2 P74)基因与性状并不是简单的一一对应的关系。6.(必修2 P74)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。例如，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关。7.(必修2 P74)有研究表明，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。不仅如此，还有研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。8.(必修2 P74)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。
精练高频考点提升关键能力
(1)DNA的一条链　RNA聚合酶　核孔(2)基因突变　双链RNA　(3)PCSK9蛋白　(4)利于mRNA药物进入组织细胞　(5)内质网和高尔基体　抗原
(1)与青蒿素合成相关的基因在叶片腺毛细胞中选择性表达　(2)负　外源MeJA处理会使青蒿素含量增加　(3)ARF1蛋白的合成(或ARF1基因的表达)　(4)SA　miR160　ARF1→DBR2→青蒿素　(5)通过基因工程技术敲除黄花蒿中的miR160基因(或抑制miR160基因的表达)
一、选择题1.个体的性状和细胞生命历程的呈现都取决于基因的表达及调控。下列叙述正确的是A.细胞分化产生不同类型的细胞是基因选择性表达的结果，与表观遗传 无关B.细胞会随着分裂次数的增多而衰老，导致细胞膜的选择透过性功能提高C.某些病理刺激下，细胞正常代谢活动中断引起的细胞死亡属于细胞凋亡D.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
2.(2025·安徽A10联盟模拟)血橙因果肉富含花色苷(C16H16O6)，颜色鲜红而得名。当遇极寒天气时，为避免血橙冻伤，通常提前采摘，此时果肉花色苷含量极少从而鲜红不足。血橙中花色苷合成和调节途径如图所示，下列叙述合理的是
A.甲基化的T序列不影响RNA聚合酶与Ruby基因启动子的结合B.血橙果肉颜色的控制情况可反映出基因对性状控制的直接途径C.T序列甲基化修饰没有改变基因的碱基序列，不能遗传给后代D.同一植株上层血橙果肉的颜色一般较下层血橙果肉颜色更鲜红
3.(2025·陕晋宁青，10)金刚鹦鹉的羽毛色彩缤纷。研究发现乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基，造成羽色由红到黄的渐变。同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异，该现象最不可能源于A.乙醛脱氢酶基因序列的差异B.编码乙醛脱氢酶mRNA量的差异C.乙醛脱氢酶活性的差异D.鹦鹉黄素醛基转化为羧基数的差异
4.(2024·黑吉辽，9)如图表示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
5.(2024·贵州，5)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
6.(2024·江苏，15)如图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.图中染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制
7.在胚胎发育的早期，哺乳动物的体细胞中X染色体失活中心(XIC)调控X染色体的失活过程，随机只允许一条X染色体保持活性，其余的X染色体高度浓缩化后失活形成巴氏小体。由于原始生殖细胞中XIC区域的基因会关闭，使得失活的X染色体恢复到活性状态，因此成熟的生殖细胞中没有巴氏小体。下列叙述错误的是A.正常情况下若观察到某胎儿的细胞中出现巴氏小体，则该胎儿性别为雌性B.若原始生殖细胞中XIC区域基因正常表达，则X染色体无法恢复活性C.失活的X染色体高度螺旋化，基因不能表达，原因主要是翻译过程受阻D.失活的X染色体可来自父方，也可来自母方
8.(2022·重庆，18)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
9.(2023·山东，7)某种XY型性别决定的二倍体动物，其控制毛色的等位基因G、g只位于X染色体上，仅G表达时为黑色，仅g表达时为灰色，二者均不表达时为白色。受表观遗传的影响，G、g来自父本时才表达，来自母本时不表达。某雄性与杂合子雌性个体为亲本杂交，获得4只基因型互不相同的F1。亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例不可能是A.2/3 B.1/2 C.1/3 D.0
10.P蛋白由核内P基因编码，经翻译后转移并定位于叶绿体中，参与捕光复合体Ⅱ的损伤修复。M蛋白可降低P蛋白的2-羟基异丁酰化修饰，从而削弱P蛋白对捕光复合体Ⅱ的修复功能，进而降低叶绿体产生活性氧的能力，导致棉花的抗病性下降。下列叙述错误的是A.若P蛋白的翻译受到抑制，则可能会导致棉花的抗病性下降B.M蛋白基因缺失突变体的叶绿体产生活性氧的能力相对较高C.捕光复合体Ⅱ损伤后，光反应为C3还原提供的NADPH、ATP会减少D.P蛋白的2-羟基异丁酰化修饰，不利于P蛋白对捕光复合体Ⅱ的修复
11.(2025·河南名校学术联盟一模)乙酰转移酶10(NAT10)是mRNA乙酰化修饰的关键酶，其可以影响肝癌、胃癌等癌细胞中的多种蛋白质的翻译效率，从而促进癌细胞转化和转移。如图表示NAT10促进胃癌细胞转化和转移的过程。下列叙述正确的是
A.经NAT10修饰的mRNA不易被降解，提高了COL5A1蛋白的合成效率B.在胃癌细胞中存在COL5A1基因，在人体其他细胞中不存在该基因C.在COL5A1蛋白合成过程中，mRNA需与rRNA发生碱基互补配对D.可通过注射抗NAT10蛋白的抗体抑制胃癌细胞在体内的生长和转移
12.(2025·安徽部分学校一模)遗传印记是指控制某表型的等位基因由于亲源的不同而呈现亲源性表达差异。父源等位基因不表达，母源等位基因表达，称为父系印记；反之则称
为母系印记。小鼠的lgf2基因编码胰岛素样生长因子－2，对小鼠的正常发育是必需的，lgf2的突变基因(lgf2m)导致小鼠矮小。现用纯合的正常小鼠和纯合的矮小小鼠进行正反交实验，实验结果如图。下列叙述正确的是A.lgf2和lgf2m等位基因的表达受到父系的影响，表现为父系印记B.正常小鼠和矮小小鼠的正反交实验结果可判断出矮小为隐性性状C.若让正反交实验中的F1个体随机交配，则子代正常小鼠∶矮小小鼠＝1∶1D.图中结果说明小鼠lgf2和lgf2m这对等位基因的遗传不遵循孟德尔遗传定律
13.(2025·安徽皖北协作体一模)在果蝇的性别决定系统中，X染色体的数目与常染色体组的数目之比(X∶A)是决定个体性别的关键因素，性别决定机制如图所示。某含有两条X染色体的果蝇表现为雄性，其原因不可能是A.其性染色体组成为XXYB.sxl基因发生甲基化修饰C.sxl RNA的剪切发生错误D.常染色体组数成倍增加
二、非选择题14.(2022·江苏，21节选)科学家研发了多种RNA药物用于疾病治疗和预防，图中①～④示意4种RNA药物的作用机制。请回答下列问题：(1)细胞核内RNA转录合成以______________为模板，需要____________的催
化。前体mRNA需加工为成熟的mRNA，才能转运到细胞质中发挥作用，说明______对大分子物质的转运具有选择性。
(2)机制①：有些杜兴氏肌营养不良症患者DMD蛋白基因的51外显子片段中发生__________，提前产生终止密码子，从而不能合成DMD蛋白。为治疗该疾病，将反义RNA药物导入细胞核，使其与51外显子转录产物结合形成
__________，DMD前体mRNA剪接时，异常区段被剔除，从而合成有功能的小DMD蛋白，减轻症状。
(3)机制②：有些高胆固醇血症患者的PCSK9蛋白可促进低密度脂蛋白的内吞受体降解，血液中胆固醇含量偏高。转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA，导致PCSK9 mRNA被剪断，从而抑制细胞内的__________合成，治疗高胆固醇血症。
(4)机制③：mRNA药物进入患者细胞内可表达正常的功能蛋白，替代变异蛋白发挥治疗作用。通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒，目的是____________________________。
利于mRNA药物进入组织细胞
(5)机制④：编码新型冠状病毒S蛋白的mRNA疫苗，进入人体细胞，在内质网上的核糖体中合成S蛋白，经过_________________修饰加工后输送出细胞，可作为______诱导人体产生特异性免疫反应。
15.(2025·湖北，22)治疗疟疾的药物青蒿素主要从植物黄花蒿中提取，但含量低。为培育青蒿素含量高的黄花蒿新品种，科研工作者开展了相关研究，发现青蒿素主要在叶片的腺毛中合成与积累，并受到如水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)等植物激素的调节。研究表明，SA和MeJA通过调控miR160的表达量(miR160是一种微小RNA，能与靶mRNA结合，引起后者降解)，影响黄花蒿腺毛密度和青蒿素含量。miR160的一种靶mRNA编码ARF1蛋白，该蛋白影响青蒿素合成关键酶基因DBR2的表达。研究结果如图所示。
回答下列问题：(1)青蒿素主要在叶片的腺毛中合成与积累，其根本原因是_________________________________________________。(2)据图分析可知，miR160的表达量与青蒿素含量间呈现____相关性，并且可以推测外源MeJA处理对青蒿素含量的影响是__________________________________。
相关的基因在叶片腺毛细胞中选择性表达
外源MeJA处理会使青
(3)基于上述材料，miR160通过直接影响_______________________________________，调控青蒿素的合成。(4)请写出SA、ARF1、miR160和DBR2调控青蒿素生物合成的通路(用“→”表示促进，用“ ”表示抑制，显示各成员间的调控关系)：____________________________________。
ARF1蛋白的合成(或ARF1基因
(5)请根据上述材料，提出一种培育青蒿素含量高的黄花蒿新品种的思路：_____________________________________________________________________。
通过基因工程技术敲除黄花蒿中的miR160基因(或抑制miR160基因的表达)