2025届高三生物二轮复习学案：基因表达的调控、基因频率计算、育种

学案　基因表达的调控、基因频率计算、育种 焦点1　表观遗传与基因表达的调控 【知识盘查】 1.表观遗传调节机制 DNA修饰 DNA甲基化是目前研究较充分的表观遗传修饰形式(如下图)。DNA甲基化可在空间上阻碍RNA聚合酶与DNA的结合 组蛋白修饰 常见的表观遗传修饰包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、糖基化等。组蛋白的表观遗传修饰会导致染色体结构改变，导致基因不能表达(基因沉默)或高表达(如图)。 2.真核细胞基因表达的调控 (1)基因表达的转录调控 ①转录增强调控：其他因素调控使相关基因转录增强，如下图中组蛋白修饰后与DNA结合紧密程度发生改变，若结合程度变小，则促进基因表达属于转录增强调控。 ②转录抑制调控：其他因素调控使相关基因转录抑制。如诱导物诱导的阻遏蛋白对基因表达的调控、基因甲基化导致的基因不表达等均为转录抑制调控。 (2)基因表达的转录后调控 ①RNA干扰：mRNA转录后不能翻译，如图所示为miRNA导致的靶基因mRNA不翻译，进而被降解。 ②蛋白质加工水平的调控：蛋白质分子的功能依赖于特定的空间结构，肽链合成后的加工与基因能否表达出特定的遗传性状密切相关，如分子伴侣调控的基因表达。 【感悟真题】 1.(2024·广东卷，10)研究发现，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfh1的表达，导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于(　　) A.基因突变 B.染色体变异 C.基因重组 D.表观遗传 2.(2024·安徽卷，11)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是(　　) 种类 细胞内定位 转录产物 RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8S rRNA、18S rRNA、28S rRNA RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5S rRNA 注：各类rRNA均为核糖体的组成成分。 A.线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶 B.基因的DNA发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达 C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同 D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁 3.(2024·甘肃卷，6)癌症的发生涉及原癌基因和抑癌基因一系列遗传或表观遗传的变化，最终导致细胞不可控的增殖。下列叙述错误的是(　　) A.在膀胱癌患者中，发现原癌基因H－ras所编码蛋白质的第十二位氨基酸由甘氨酸变为缬氨酸，表明基因突变可导致癌变 B.在肾母细胞瘤患者中，发现抑癌基因WT1的高度甲基化抑制了基因的表达。表明表观遗传变异可导致癌变 C.在神经母细胞瘤患者中，发现原癌基因N－myc发生异常扩增，基因数目增加，表明染色体变异可导致癌变 D.在慢性髓细胞性白血病患者中，发现9号和22号染色体互换片段，原癌基因abl过度表达，表明基因重组可导致癌变 【模拟演练】 1.(2024·九省联考广西卷，6)启动子中CpG岛上的胞嘧啶发生甲基化修饰，会使启动子区高度螺旋化，还会导致(　　) A.相关基因的表达受到影响 B.CpG岛的甲基化引发基因突变 C.相关基因编码区的碱基序列改变 D.单链中相邻的CG碱基之间氢键断裂 2.(2024·江苏徐州模拟)真核生物mRNA甲基化的位点集中在mRNA的5′端，称5′帽子(5′cap)，可使mRNA免受抗病毒免疫机制的破坏；3′端有一个含100～200个A的特殊结构，称polyA尾，但对应基因的尾部却没有T串序列。如图表示真核生物某翻译过程，有关分析错误的是(　　) A.mRNA甲基化属于转录后水平上基因表达调控 B.5′帽子和polyA尾是对应基因直接转录形成的 C.帽子结构有助于核糖体对mRNA的识别和结合 D.可通过对mRNA加帽来提升mRNA疫苗效能 3.(2024·湖南雅礼中学调研)研究发现，蛋白质在内质网中进行加工时，错误折叠的蛋白质会与内质网中的伴侣蛋白结合而被“扣留”，正确折叠后方可离开，过程如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A.附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质会进入内质网腔中进行加工 B.伴侣蛋白与图中内质网膜表面的受体结合使受体被活化 C.若蛋白A是抗体，则还需高尔基体对其进一步加工 D.伴侣蛋白mRNA可运出细胞核，而伴侣蛋白基因不能运出细胞核 焦点2　基因频率的计算及其在遗传概率计算中的应用 【知识盘查】 1.利用遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率 2.X染色体上基因频率和基因型频率的相关计算(以色盲为例，相关基因用B、b表示) (1)男性中相关基因频率和基因型频率的关系 应用：当基因位于X染色体上时，在雄性个体中，某一基因的频率等于该基因型的频率，求出了相关的基因型频率，就等于求出了基因频率。 (2)人群中色盲基因频率的关系 人群中色盲基因的频率＝男性中色盲基因的频率＝女性中色盲基因的频率 (3)色盲在男性和女性中发病率的关系 3.自交与自由交配中基因频率的计算 自交 杂合子自交，基因型频率发生变化，纯合子比例逐渐上升，杂合子比例逐渐下降，但基因频率不变 自由交配 在无突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率都保持不变 【感悟真题】 1.(2022·重庆卷，17)人的扣手行为属于常染色体遗传，右型扣手(A)对左型扣手(a)为显性。某地区人群中AA、Aa、aa基因型频率分别为0.16、0.20、0.64。下列叙述正确的是(　　) A.该群体中两个左型扣手的人婚配，后代左型扣手的概率为3/50 B.该群体中两个右型扣手的人婚配，后代左型扣手的概率为25/324 C.该群体下一代AA基因型频率为0.16，aa基因型频率为0.64 D.该群体下一代A基因频率为0.4，a基因频率为0.6 2.(2024·湖北卷，14)某二倍体动物的性别决定方式为ZW型，雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡，雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是(　　) A.该种群有11%的个体患该病 B.该种群h基因的频率是10% C.只考虑该对基因，种群繁殖一代后基因型共有6种 D.若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%，H基因频率不变 【模拟演练】 1.(2024·武汉市模拟)甲岛上某种鸟类的羽毛颜色由B/b基因决定，且雌雄个体自由交配。如图为该岛上鸟类迁至乙、丙两海岛后相关基因的调查结果。下列叙述错误的是(　　) A.若B/b基因位于常染色体上，甲岛雌鸟和雄鸟中bb个体占比均为4% B.若B/b基因位于X染色体上，甲岛XbXb、XbY基因型频率为4%、20% C.乙岛中B1基因和丙岛中B2基因的出现为该鸟类的进化提供了原材料 D.乙、丙两海岛环境的差异导致该鸟种群的基因频率朝不同方向定向改变 2.(2024·湖南雅礼中学调研)理想条件下，种群基因频率和基因型频率在遗传中保持不变的现象称为遗传平衡。囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性，不同区域囊鼠深色表型频率及D基因频率如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.将浅色岩区的囊鼠种群转移到深色熔岩床区，该种群关于体色的遗传能保持遗传平衡 B.深色熔岩床区囊鼠种群中的d基因在该种群基因库中所占比例为30% C.自然选择直接作用于不同个体的基因型，改变基因频率 D.单纯的基因重组不会引起囊鼠种群中D或d基因频率的改变 3.(2024·广东惠州调研)某果蝇种群有200个个体，控制红眼、白眼的等位基因B、b只位于X染色体上。对这些个体的有关基因扩增后，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中b的基因频率、XbY的基因型频率分别是(　　) A.2.5%、2% B.3%、2% C.4%、4% D.6.5%、4% 焦点3　育种 【知识盘查】 【感悟真题】 1.(2024·北京卷，7)有性杂交可培育出综合性状优于双亲的后代，是植物育种的重要手段。六倍体小麦和四倍体小麦有性杂交获得F1。F1花粉母细胞减数分裂时染色体的显微照片如图。据图判断，错误的是(　　) A.F1体细胞中有21条染色体 B.F1含有不成对的染色体 C.F1植株的育性低于亲本 D.两个亲本有亲缘关系 2.(2024·广东卷，14)雄性不育对遗传育种有重要价值。为获得以茎的颜色或叶片形状为标记的雄性不育番茄材料，研究者用基因型为AaCcFf的番茄植株自交，所得子代的部分结果见图。其中，控制紫茎(A)与绿茎(a)、缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)的两对基因独立遗传，雄性可育(F)与雄性不育(f)为另一对相对性状，3对性状均为完全显隐性关系。下列分析正确的是(　　) A.育种实践中缺刻叶可以作为雄性不育材料筛选的标记 B.子代的雄性可育株中，缺刻叶与马铃薯叶的比例约为1∶1 C.子代中紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株的比例约为3∶1 D.出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是基因突变的结果 3.(2024·安徽卷，10)甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻，但不抗稻瘟病(rr)，乙品种水稻抗稻瘟病(RR)。育种工作者欲将甲培育成抗稻瘟病并保留自身优良性状的纯合新品种，设计了下列育种方案，合理的是(　　) ①将甲与乙杂交，再自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株 ②将甲与乙杂交，F1与甲回交，选F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交，依次重复多代；再将选取的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株 ③将甲与乙杂交，取F1的花药离体培养获得单倍体，再诱导染色体数目加倍为二倍体，从中选取抗稻瘟病植株 ④向甲转入抗稻瘟病基因，筛选转入成功的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株 A.①② B.①③ C.②④ D.③④ 【模拟演练】 1.(2024·北京东城统考)芸薹属栽培种中二倍体种芸薹、黑芥和甘蓝通过相互杂交和自然加倍形成了四倍体种，关系如图(图中A、B、C分别代表不同的染色体组，数字代表体细胞中的染色体数目)。下列叙述错误的是(　　) A.骤然低温能够通过抑制纺锤体的形成引起染色体数目加倍 B.黑芥与芸薹培育芥菜的过程中发生了染色体数目变异和基因重组 C.若甘蓝型油菜与黑芥杂交，产生的子代体细胞中含同源染色体 D.若芥菜与甘蓝杂交，后代体细胞含3个染色体组，减数分裂中无法正常联会 2.(2024·北京大兴统考)家猪(2n＝38)群体中发现一种染色体易位导致的变异，如图所示。易位纯合公猪体细胞无正常13、1 7号染色体，易位纯合公猪与四头染色体组成正常的母猪交配产生的后代均为易位杂合子。下列相关叙述错误的是(　　) A.易位纯合公猪的减数分裂Ⅱ中期的细胞中含18条染色体 B.易位杂合子减数分裂会形成17个正常的四分体 C.易位杂合子不可能产生染色体组成正常的配子 D.该变异是染色体结构和数目均异常导致的 参考答案 焦点1 感悟真题 1.D　[组蛋白修饰属于表观遗传的范畴，D符合题意。] 2.C　[线粒体和叶绿体中都含有DNA，线粒体和叶绿体基因转录时使用的是各自的RNA聚合酶，A正确；若基因的DNA发生甲基化修饰，导致RNA聚合酶不能与该基因的启动子正常结合启动转录过程，则会影响基因表达，B正确；分析表格可知，RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，但两种酶催化形成的rRNA种类不同，且酶具有专一性，故两种酶识别的启动子序列不同，C错误；RNA聚合酶Ⅰ的化学本质为蛋白质，其表达时先在细胞核内转录形成mRNA，mRNA再通过核孔进入细胞质中进行翻译，最终定位在核仁，D正确。] 3.D　[在膀胱癌患者中，发现原癌基因H－ras所编码蛋白质的第十二位氨基酸由甘氨酸变为缬氨酸，可能是由于碱基的替换造成的，属于基因突变，表明基因突变可导致癌变，A正确；原癌基因N－myc发生异常扩增，基因数目增加，属于染色体变异，表明染色体变异可导致癌变，C正确；在慢性髓细胞性白血病患者中，发现9号和22号染色体互换片段，原癌基因abl过度表达，表明染色体变异可导致癌变，D错误。] 模拟演练 1.A　[启动子中发生了甲基化修饰，不利于RNA聚合酶与启动子结合，影响相关基因的转录，最终影响相关基因的表达，没有发生基因突变，也不改变基因编码区的碱基序列，A正确，B、C错误；DNA单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接，而是通过“－脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖－”连接，D错误。] 2.B　[mRNA甲基化影响了翻译过程，属于转录后水平上基因表达调控，A正确；polyA尾对应基因的尾部没有T串序列，说明polyA尾不是对应基因直接转录形成的，B错误；5′帽子可使mRNA免受抗病毒免疫机制的破坏，维持mRNA的稳定，则帽子结构有助于核糖体对mRNA的识别和结合，C正确；5′帽子可使mRNA免受抗病毒免疫机制的破坏，则可通过对mRNA加帽来提升mRNA疫苗效能，D正确。] 3.B　[由图可知，附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质会进入内质网腔中进行加工，即内质网是蛋白质合成后加工的场所，A正确；题中显示，错误折叠的蛋白质会与内质网中的伴侣蛋白结合而被“扣留”，正确折叠后方可离开，可见伴侣蛋白在内质网腔中起作用，不参与内质网膜表面受体的活化，B错误；分泌蛋白的合成和加工需要核糖体、内质网和高尔基体的参与，最终可形成具有一定空间结构的蛋白质，抗体属于分泌蛋白，故若蛋白A是抗体，则还需高尔基体对其进一步加工，C正确；细胞核中的DNA不能运出细胞核，因此，伴侣蛋白的基因是不能运出细胞核的，而mRNA可通过核孔运出细胞核，D正确。] 焦点2 感悟真题 1.B　[该群体中两个左型扣手的人(基因型均为aa)婚配，后代左型扣手的概率为1，A错误；根据AA、Aa、aa基因型频率分别为0.16、0.20、0.64，分别是4/25、1/5、16/25，可知人群中A的基因频率＝0.16＋0.20×1/2＝13/50，则a的基因频率＝1－13/50＝37/50，该群体中两个右型扣手的人婚配，人群中右型扣手的杂合子所占概率为1/5÷(4/25＋1/5)＝5/9 ，二者后代左型扣手(基因型为aa)的概率为5/9×5/9×1/4＝25/324，B正确；由B选项分析可知，人群中A的基因频率＝13/50，a的基因频率37/50，根据遗传平衡定律，下一代AA基因型频率为(13/50)2＝169/ 2 500＝0.067 6，aa基因型频率为(37/50)2＝0.547 6，C错误；根据遗传平衡定律，每一代的基因频率都不变，下一代A基因频率为(0.16＋0.20×1/2)＝0.26，a基因频率为1－0.26＝0.74，D错误。] 2.B　[分析题干信息可知，雌性个体中有1/10患甲病，且该病由Z染色体上h基因决定，所以h的基因频率为10%，该种群中患该病的个体的基因型有ZhW和ZhZh，由于雌性和雄性个体数的比例为1∶1，该种群患病概率为(10%＋10%×10%)×1/2＝5.5%，A错误，B正确；只考虑该对基因，种群繁殖一代后基因型有ZHZH、ZHZh、ZhZh、ZHW、ZhW，共5种，C错误；若某病毒使该种群患甲病雄性个体(ZhZh)减少10%，则种群中h基因频率降低，H基因频率应增大，D错误。] 模拟演练 1.B　[甲岛上雌雄个体自由交配，若B/b基因位于常染色体上，B的基因频率为80%，b的基因频率为20%，则bb个体所占的比例为20%×20%＝4%，A正确；甲岛上雌雄个体自由交配，若B/b基因位于X染色体上，甲岛雌性个体中XbXb基因型频率为20%×20%＝4%，占所有个体的比例为2%；在雄性个体中XbY基因型频率为20%，占所有个体的比例为10%，B错误；基因突变可为生物进化提供原材料，所以乙岛中B1基因和丙岛中B2基因的出现为该鸟类的进化提供了原材料，C正确；生物进化的方向是由自然选择决定的，自然选择是定向的，所以乙、丙两海岛环境的差异导致该鸟种群的基因频率朝不同方向定向改变，D正确。] 2.D　[将浅色岩区的囊鼠种群转移到深色熔岩床区，由于毛色与环境有较大差异，可能易被天敌捕食等，关于体色的遗传不能保持遗传平衡，A错误；深色熔岩床区d基因占基因D与d总数的比例为30%，但囊鼠种群基因库中还存在其他基因，B错误；自然选择作用于不同个体的表型，从而改变基因频率，C错误。] 3.B　[根据电泳图可知，XBXB有96个，XbXb有1个，XBXb有3个，XBY有96个，XbY有4个，B、b这对等位基因总共有300个，其中b有1×2＋3＋4＝9(个)，所以b的基因频率为9÷300×100%＝3%，XbY的基因型频率为4÷200×100%＝2%，B正确。] 焦点3 感悟真题 1.A　[细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少，属于染色体数目变异。通过显微照片可知，该细胞包括14个四分体，7条单个染色体，由于每个四分体是1对同源染色体，所以14个四分体是28条染色体，再加上7条单个染色体，该细胞共有35条染色体。题图为F1花粉母细胞减数分裂时染色体显微照片，由图中含有四分体可知，该细胞正处于减数第一次分裂，此时染色体数目应与F1体细胞中染色体数目相同，故F1体细胞中染色体数目是35条，A错误。] 2.C　[根据绿茎株中绝大多数雄性不育，紫茎株中绝大多数雄性可育，可推测绿茎(a)和雄性不育(f)位于同一条染色体，紫茎(A)和雄性可育(F)位于同一条染色体，由控制紫茎(A)与绿茎(a)、缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)的两对基因独立遗传可知，缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)位于另一对同源染色体上。因此育种实践中绿茎可以作为雄性不育材料筛选的标记，A错误；子代雄性可育株中，缺刻叶与马铃薯叶的比例约为3∶1，B错误；由于基因A和基因F位于同一条染色体，基因a和基因f位于同一条染色体，子代中紫茎雄性可育株(A_F_)与绿茎雄性不育株(aaff)的比例约为3∶1，C正确；出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是减数第一次分裂前期同源染色体非姐妹染色单体互换的结果，D错误。] 3.C　[甲是具有许多优良性状的纯合体，方案①③中，后代产生很多性状组合，不能保留甲的所有优良性状；方案②中，将甲与乙杂交，所得F1均抗稻瘟病，让F1与甲回交，选F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交，依次重复多代，通过不断与甲回交，不断提高甲的所有优良性状相关基因的基因频率，达到保留甲所有优良性状的目的，再将选取的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株，这样可以获得纯合抗稻瘟病植株；方案④直接将抗稻瘟病基因转入甲中，筛选转入成功的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株，这样可以获得纯合抗稻瘟病植株，且该植株还能保留甲的所有优良性状，故选C。] 模拟演练 1.C　[低温可以抑制纺锤体的形成，导致细胞不能分裂，使染色体数目加倍，A正确；黑芥与芸薹培育芥菜的过程中发生了减数分裂、受精作用、低温诱导，减数分裂过程发生基因重组，低温诱导过程发生了染色体数目变异，B正确；甘蓝型油菜染色体组成为AACC，黑芥染色体组成为BB，若甘蓝型油菜与黑芥杂交，产生的子代体细胞为ABC，不含同源染色体，C错误；芥菜AABB与甘蓝CC杂交，后代体细胞染色体组成为ABC，含3个染色体组，无同源染色体，故而减数分裂中无法正常联会，D正确。] 2.C　[图中变异是易位，属于染色体结构变异，考虑到13号、17号染色体重接成一条新的染色体，因此易位纯合公猪的体细胞中的染色体数目是36条，减数分裂Ⅱ中期的细胞染色体数目减半，因此含18条染色体，A正确；该易位变异涉及13号、17号染色体，易位杂合子减数分裂时，13号和17号染色体不能正常形成四分体，剩下的染色体(34条)可以正常形成四分体，即会产生17个正常的四分体，B正确；易位杂合子的13号、17号染色体各有一条是正常的，如果减数分裂时这两条正常的13号和17号染色体分配到一个次级精母细胞或次级卵母细胞中，则可能产生染色体组成正常的配子，C错误；图中变异是易位，属于染色体结构变异，考虑到13号、17号染色体重接成一条新的染色体，残片丢失，染色体数目也减少了1条，所以也存在染色体数目变异，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$