适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第6单元遗传的分子基础第25讲基因表达和性状的关系课件新人教版

这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第6单元遗传的分子基础第25讲基因表达和性状的关系课件新人教版，共49页。PPT课件主要包含了素养目标，内容索引，强基础·增分策略，提能力·精准突破，练高考·衍生训练，研情境·素养突破，b豌豆粒形，表观遗传，考向探究，多维解题等内容，欢迎下载使用。
1 强基础·增分策略
一、基因与性状的关系1.基因控制性状的途径(1)直接控制途径①方式:基因通过控制　蛋白质的结构　直接控制生物体的性状。 ②实例:囊性纤维化、镰状细胞贫血等。
(2)间接控制途径①方式: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实例:a.白化病:
2.基因与性状的关系
易错辨析(必修2 P71正文拓展)下图为人体内基因对性状的控制过程,根据对基因与性状关系的理解,判断如下分析是否正确。
(1)基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中。(　×　)(2)图中①过程需RNA聚合酶的催化,②过程需tRNA的协助。(　√　)(3)④⑤过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同。(　√　)(4)图中①②过程发生的主要场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体。(　√　)(5)人体衰老引起白发的原因是上图中酪氨酸酶不能合成。(　×　)(6)基因控制囊性纤维化与基因2控制性状的方式相同。(　√　)
二、基因的选择性表达与细胞分化、表观遗传1.基因的选择性表达与细胞分化(1)表达基因的分类①在所有细胞中都能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)细胞分化的结果由于基因的选择性表达,导致来自同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同,从而导致细胞具有不同的形态和功能。(4)细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
旁栏边角(必修2 P73“思考·讨论”)某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制,Avy为显性基因,表现为黄色体毛,a为隐性基因,表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交,子一代小鼠的基因型都是Avya,却表现出不同的毛色:介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。请分析可能的原因。提示:在Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平,这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时,Avy基因正常表达,小鼠表现为黄色;当这些位点甲基化后,Avy基因的表达就受到抑制。这段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。
易错辨析(1)同一个细胞中的基因都发生选择性表达。(必修2 P72正文)(　×　)(2)DNA甲基化抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。(必修2 P74正文)(　√　)(3)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变,属于不可遗传的变异。(必修2 P74正文)(　×　)(4)DNA的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化都会导致表观遗传现象。(必修2 P74相关信息)(　√　)(5)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高,从而影响基因的表达。(必修2 P74与社会的联系)(　√　)
2 提能力·精准突破
考向1 围绕基因与性状的关系,考查科学思维1.(2022抚顺期末)豌豆的圆粒和皱粒是由R、r基因控制的一对相对性状,当R基因插入一段800个碱基对的DNA片段时就成为r基因。豌豆种子圆粒性状的产生机制如下图所示。下列分析错误的是(　　)
A.R基因插入一段800个碱基对的DNA片段属于基因重组B.图示说明基因可通过控制酶的合成间接控制生物体的性状C.过程①需要RNA聚合酶参与,能发生A—U、C—G、T—A配对D.参与过程②的mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基为一个密码子
答案:A解析:根据题意可知,当R基因插入一段800个碱基对的DNA片段时就成为r基因,该变异属于基因突变,A项错误。
2.(2022临沂模拟)白水牛的皮肤呈粉红色,被毛、角和蹄均为白色,而眼睛呈现黑色,是我国稀有且珍贵的畜禽遗传资源。我国科学家经过多年的研究,揭示了白水牛白毛色形成的分子机制。白水牛常染色体上一个名叫ASIP的基因,其上游插入了一段长度为2 809个核苷酸的特殊DNA片段,使得ASIP基因表达量相较于黑水牛提高了近10倍,而大量的ASIP基因表达产物的积累,会阻碍黑色素细胞的增殖分化和发育成熟,最终导致白水牛皮肤中缺乏成熟的黑色素细胞及黑色素颗粒。下列相关说法正确的是(　　)A.白水牛的变异类型为染色体数目变异B.白水牛白毛色与人类白化病的形成机制一样C.基因表达水平的高低,会影响生物体的性状D.白水牛稀有,据此推测白毛性状受隐性基因控制
答案:C解析:ASIP基因上游插入了一段DNA片段,属于基因突变(一般不足以成为染色体结构变异),而不是染色体数目变异,A项错误;白水牛白毛色的机制是阻碍黑色素细胞的增殖分化和发育成熟,人类白化病的机制是酪氨酸酶的缺乏或功能减退导致酪氨酸不能转化为黑色素,两者有明显的区别,B项错误;ASIP基因的表达量过高导致白水牛白毛色这一性状的形成,说明基因表达水平的高低,会影响生物体的性状,C项正确;当两非白毛的水牛产下了白毛色的后代才能说明白毛性状是受隐性基因控制,D项错误。
考向2 围绕基因选择性表达与细胞分化,考查理解能力3.(2022山东模拟)科学家提取老鼠脑垂体某基因的mRNA并以此为模板得到一个cDNA克隆,以此为探针,与从胚性心脏(EH)、成年鼠心脏(AH)、胚性脑垂体(EP)、成年鼠脑垂体(AP)及睾丸(T)组织中提取的RNA进行杂交,结果如图示。下列相关叙述错误的是(　　)A.杂交结果表明,该基因在成年鼠的脑垂体细胞中表达,而在心脏细胞中不表达B.睾丸中该mRNA的大小与其他组织存在明显差异,可能是由选择性剪接导致C.此实验结果说明基因表达调控的复杂性,同一基因可以表达出不同的产物D.此实验过程需要用到逆转录酶和DNA聚合酶
答案:D解析:该实验过程没有用到DNA聚合酶,D项错误。
考向3 围绕表观遗传与表型模拟,考查科学思维4.(2022日照模拟)DNA甲基化是在相关酶的作用下将甲基选择性地添加到DNA上的过程,能够在不改变DNA序列的前提下控制基因的表达,是一种基本的表观遗传学修饰。DNA甲基化与很多疾病的发生有关。下列相关叙述正确的是(　　)A.添加甲基并脱氨基后的胞嘧啶会转化为胸腺嘧啶使所在DNA的稳定性增强B.DNA甲基化一定会使生物的性状发生改变C.DNA甲基化会改变DNA中碱基的数量D.若DNA甲基化发生在原癌基因中,细胞周期可能会受到影响答案:D
解析:由于A—T之间有2个氢键,C—G之间有3个氢键,因此添加甲基并脱氨基后的胞嘧啶会转化为胸腺嘧啶使所在DNA的稳定性减弱,A项错误;DNA甲基化不一定会使生物的性状发生改变,B项错误;DNA甲基化是在相关酶的作用下将甲基选择性地添加到DNA上的过程,这不会改变DNA中碱基的数量,C项错误;原癌基因负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的过程,因此若DNA甲基化发生在原癌基因中,细胞周期可能会受到影响,D项正确。
5.(2022烟台模拟)已知组蛋白乙酰化与去乙酰化分别是由HAT(组蛋白乙酰转移酶)和HDAC(去乙酰化转移酶)催化的,组蛋白的乙酰化促进转录,而去乙酰化则抑制转录。染色质上的组蛋白被乙酰化后成为活性染色质、去乙酰化后成为非活性染色质,如图所示。下列相关推测不合理的是(　　)
A.染色质中的组蛋白乙酰化与去乙酰化不属于可逆反应B.HDAC复合物使组蛋白去乙酰化伴随着对基因转录的抑制C.激活因子、抑制因子可能改变了组蛋白的空间结构D.活性染色质更便于DNA聚合酶与DNA的结合
答案:D解析:催化乙酰化与去乙酰化的酶不同,反应条件不同,故不是可逆反应,A项合理;HDAC催化去乙酰化,而去乙酰化则抑制转录,B项合理;激活因子、抑制因子使组蛋白乙酰化与去乙酰化,可能改变了组蛋白的空间结构,C项合理;在HAT复合物作用下染色质具有转录活性,更便于RNA聚合酶与DNA的结合,D项不合理。
3 练高考·衍生训练
角度 考查基因表达与性状的关系1.(2022湖北高考)RMI1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基因表达量有关答案:A
解析:红系祖细胞能分化为成熟红细胞,但不具有无限增殖的能力,A项错误; BMI1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,推测BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖和分化,B项正确;若使BMI1基因过量表达,则可在短时间内获得大量成熟红细胞,可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路,C项正确;当红系祖细胞分化为成熟红细胞后,BMI1基因表达量迅速下降,若使该基因过量表达,则成熟红细胞的数量快速增加,可见红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关,D项正确。
2.(2021湖南高考改编)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BB.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
答案:D解析:基因表达包括转录和翻译过程,可以从转录和翻译水平上调控基因表达,从图中可以看出基因A的转录和翻译水平都高于基因B,A项正确;真核生物核基因的转录发生在细胞核中,翻译发生在细胞质的核糖体中,B项正确;RNA分为mRNA、tRNA和rRNA,它们都是由DNA的一条链作为模板转录而来的,C项正确;翻译过程中,tRNA中的反密码子和mRNA上的密码子可以碱基互补配对,D项错误。
4 研情境·素养突破
基因的结构与基因表达的调控典例突破(2022临沂模拟)位于X染色体上的SXL基因在雌雄果蝇某些细胞中的表达情况不同,决定了这些细胞分化为卵原细胞还是精原细胞,从而影响了果蝇的性别发育(如图所示)。下列叙述错误的(　　)
A.SXL蛋白参与了自身mRNA的剪切、加工,会使细胞中SXL蛋白有一定量积累B.外显子可能含有编码终止密码子序列,导致翻译提前终止C.充足的SXL蛋白质可以促进原始生殖细胞分化为卵原细胞,若缺乏SXL蛋白,则分化为精原细胞D.可通过观察细胞中是否含有Y染色体判定果蝇性别答案:D
情境拓展1.原核细胞的基因结构
2.真核细胞的基因结构
3.基因表达遗传信息(1)原核生物基因表达
(2)真核生物基因表达
突破训练1.(2022淄博二模)核小RNA(snRNA)位于细胞核中,能识别hnRNA(最初转录出的RNA)上外显子和内含子对应序列的临界点,并在酶的作用下将内含子对应序列切下,形成成熟的mRNA。下列说法正确的是(　　)A.snRNA可参与原核细胞中mRNA的加工B.真核基因中的内含子与外显子数目相等C.hnRNA与成熟mRNA的表达产物相同D.snRNA异常时可能导致生物发生变异答案:D
解析:核小RNA(snRNA)位于细胞核中,而原核生物没有细胞核,snRNA不可参与原核细胞中mRNA的加工,原核生物的mRNA也不需要加工,A项错误;真核基因中的内含子(mRNA加工的过程中被剪切掉的部分对应的DNA序列)与外显子(编码蛋白质的序列)数目不一定相等,B项错误;hnRNA是最初转录出的RNA,经剪切获得成熟mRNA后才能与核糖体结合进行翻译,hnRNA本身不能与核糖体结合,C项错误;snRNA异常时可能导致生物发生变异,D项正确。
2.(2022盐城三模)酵母菌报告基因的转录需要激活因子GAL4参与,它由结构功能相互独立的DNA结合域(AD)和转录激活域(BD)构成。AD、BD只有通过特定途径在空间上结合时,才能激活转录。为研究蛋白质X、Y能否特异性结合,科学家通过基因工程将蛋白质X、Y分别与酵母菌中报告基因表达所需AD、BD制成融合蛋白,通过报告基因表达情况进行分析,如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.GAL4的化学本质是蛋白质B.该技术操作的前提是阻断酵母菌原有的AD、BD结合途径C.若报告基因成功表达,则表明蛋白质X、Y能特异性结合D.AD与BD结合后,发挥类似于DNA聚合酶的作用
答案:D解析:AD与BD结合后,激活的是转录过程,因此发挥的是类似于RNA聚合酶的作用,D项错误。
3.(2022泰安模拟)如图所示,真核生物某核基因在有关酶的催化下,经转录、剪切、拼接得到成熟mRNA。下列相关叙述错误的是(　　)
A.转录过程中,DNA的碱基A和RNA的碱基U互补配对B.得到该成熟mRNA的场所包括线粒体、叶绿体和细胞核C.该成熟mRNA进入细胞质后作为翻译的模板与核糖体结合D.得到该成熟mRNA的过程中会形成“核酸—蛋白质”复合物
答案:B解析:图示为真核生物某核基因经转录、剪切、拼接得到成熟mRNA的过程,无法确定线粒体、叶绿体基因是否发生剪切和拼接,B项错误。
4.(2022广东二模)操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式,它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程,图中①②表示相关生理过程,mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列叙述错误的是(　　)
A.过程①表示转录,所需原料为4种核糖核苷酸B.过程②表示翻译,需要mRNA、rRNA和tRNA的参与C.启动子是RNA聚合酶的结合位点D.终止子有UAA、UAG、UGA三种
答案:D解析:据图分析,过程①是以基因的一条链为模板合成RNA的过程,该过程中以4种核糖核苷酸为原料,A项正确;过程②表示翻译,该过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,故需要mRNA、rRNA(参与构成核糖体)和tRNA(转运氨基酸)的参与,B项正确;启动子是RNA聚合酶的结合位点,用于驱动基因的转录,C项正确;UAA、UAG、UGA属于终止密码子而非终止子,D项错误。
5.(2022广东模拟)真核细胞中基因表达过程受到多个水平的调控,包括转录前调控、转录调控、转录后调控、翻译调控和翻译后调控等,每一水平的调控都会实现基因的选择性表达。下图表示几种调控的原理,下列相关叙述错误的是(　　)