第二章 第三节 第2课时 中心法则、细胞分化的本质、表观遗传-【优化探究】2025-2026学年新教材高中生物学必修2同步导学案配套PPT课件（苏教版）

遗传的分子基础 第二章 第三节　遗传信息控制生物的性状 第2课时　中心法则、细胞分化的本质、表观遗传 [目标导学]　1.阐述中心法则的内容及基因对性状的控制方式。2.描述基因选择性表达与细胞分化的关系。3.阐述表观遗传现象。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 学习任务二　细胞分化的本质是基因选择性表达、表观遗传 学习任务一　中心法则诠释了基因与生物性状的关系 课时作业 巩固提升 备选题库 教师独具 中心法则诠释了基因与生物性状的关系 学习任务一 1.中心法则 (1)提出者：　　　　。 (2)内容 梳理 归纳教材知识 克里克 ①DNA的复制：遗传信息从　　流向　　。 ②转录：遗传信息从　　　流向　　　。 ③翻译：遗传信息从　　　流向　　　　。 DNA　 DNA　 DNA RNA RNA　 蛋白质 (3)遗传信息流的传递方向 ①事实 a．流行性感冒病毒等　　　病毒，在感染人体后，它们的RNA能够 　　　　　并以自身为模板指导蛋白质的合成。 b.劳斯肉瘤病毒等　　　　病毒，能以自身RNA为模板，反向合成一段　　，再以这段　　　为模板，互补合成病毒RNA。 c．朊病毒是一类不含　　　而仅由蛋白质构成的具有感染性的因子。朊病毒与正常蛋白质接触后能改变其折叠状态，将其变为朊病毒。朊病毒能引起羊瘙痒症、疯牛病。 RNA 自我复制 RNA　 DNA　 DNA　 核酸 ②基于以上事实，完善后的中心法则图示为 2.基因对性状的控制 (1)基因控制性状的途径 ①直接途径 ②间接途径 蛋白质 酶 (2)基因与性状间的对应关系 ①一个基因一般控制___________。 ②有时__________控制一个性状，如人的身高就受到多个基因的综合作用。 ③有时一个基因影响________性状，如控制豌豆开紫色花的基因也控制其种皮呈现灰色的性状。 一个性状 多个基因 多种 [正误辨析] (1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程。( ) (2)遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。( ) (3)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。( ) (4)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。( ) (5)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，一个性状可能由多个基因控制。( ) √ × × × √ 1．中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题。   (1)②过程是________过程，需要________酶；④表示________过程，需要逆转录酶的参与。 (2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是________(填序号，下同)。 探究 要点合作突破 (3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是__________________。 (4)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是________________。 (5)试写出劳斯肉瘤病毒遗传信息传递与表达的过程： ________________________________________________________。 提示：(1)转录　RNA聚合　逆转录 (2)①②③ (3)①②③④⑤ (4)③ (5)如图 2．体现生物性状的物质一定是蛋白质吗？ [归纳总结] 1．中心法则体现了DNA的两大基本功能 (1)传递遗传信息：通过DNA复制完成，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。 (2)表达遗传信息：通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。 2．中心法则与基因表达的关系 3．中心法则各过程的适用范围   [特别提醒] (1)逆转录需要逆转录酶。 (2)逆转录和RNA复制只有在某些病毒复制时才能进行。 (3)哺乳动物成熟的红细胞中无遗传信息的传递。 1．中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律。下列叙述错误的是(　　)   A．①②③三个过程可在根尖分生区细胞中发生 B．①②③分别表示DNA的复制、转录和翻译过程 C．④表示逆转录，某些病毒增殖时可发生该过程 D．④⑤是虚线，表示其在生物界可能不存在 强化 题点对应训练 D 解析：根尖分生区细胞能进行有丝分裂，细胞分裂间期发生DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，基因的表达通过转录和翻译过程合成蛋白质，A正确；据分析可知，①表示DNA分子的复制过程，②表示转录过程，③表示翻译过程，B正确；④表示逆转录过程，某些RNA病毒(如HIV)增殖时可发生该过程，C正确；④(逆转录过程)和⑤(RNA分子复制过程)可发生在被某些病毒侵染的细胞中，D错误。 2．一个人由于酪氨酸酶基因异常不能合成酪氨酸酶，进而不能将酪氨酸转变为黑色素，结果表现为白化病。这说明(　　) A．基因能通过控制蛋白质结构直接控制生物性状 B．基因能通过控制蛋白质结构间接控制生物性状 C．基因能通过控制酶的合成控制代谢过程，进而直接控制生物的性状 D．基因能通过控制酶的合成控制代谢过程，进而间接控制生物的性状 D 解析：酪氨酸酶基因控制酪氨酸酶的合成，酪氨酸酶催化酪氨酸转变为黑色素，这一代谢过程说明基因能通过控制酶的合成控制代谢过程，进而间接控制生物的性状，D正确，A、B、C错误。 细胞分化的本质是基因选择性表达、表观遗传 学习任务二 1．细胞分化的本质是基因选择性表达 (1)在不同的体细胞中，虽然_____________都一样，但基因的表达却是有_________的。 例如：鸡的一些体细胞内基因和mRNA的有无分析(用“＋”表示有；“－”表示无) 梳理 归纳教材知识 基因组序列 选择性 项目 输卵细胞管 红细胞 胰岛细胞 卵清 蛋白 基因 ＋ ＋ ＋ mRNA ＋ － － 珠蛋白 基因 ＋ ＋ ＋ mRNA － ＋ － 胰岛素 基因 ＋ ＋ ＋ mRNA － － ＋ (2)基因选择性表达的机制非常复杂，涉及多种调控方式。例如，不参与编码蛋白质的微RNA(简称miRNA)也能在转录后介导对________的降解，一些miRNA具有组织特异性和时序性，即只在特定的组织或 _______________起着调控作用。 (3)___________ 是多细胞生物个体发育的基础。 mRNA 某个发育阶段 细胞分化 2．表观遗传及其作用机制 (1)表观遗传的概念：生物体基因的碱基序列__________，而表型发生______________的现象。 (2)表观遗传修饰的形式。 ①__________：主要发生在基因组DNA上某些区域的胞嘧啶上，它的第5位碳原子和甲基之间通过共价键结合，被修饰为5－甲基胞嘧啶。 ②__________：在生物体内不同酶的作用下，在核小体的组蛋白不同氨基酸中加上多种化学基团的现象。这种修饰能改变________状态及其开放程度，进而调控基因的表达。 保持不变 可遗传变化 DNA甲基化 组蛋白修饰 染色质 (3)实例：蜂王和工蜂。 (4)基因、环境和性状之间的关系：________________、表观遗传信息和______________之间相互作用，共同调控着生物的各种生命活动。 DNA序列信息　 环境信息 [正误辨析] (1)经细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转。 (　　) (2)在一个细胞中所含的基因都一定表达。(　　) (3)同一个体的不同组织、细胞形态、功能不同是基因选择性表达的结果。(　　) (4)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变。(　　) (5)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物整个生命活动过程中。(　　) √ × √ ×　 × 1．如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。 探究 要点合作突破 (1)这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的mRNA、蛋白质种类是否相同？ 提示：这三种细胞都属于同一人的体细胞，是经过有丝分裂而来的，因此基因组成相同，但合成的mRNA、蛋白质种类不完全相同。 (2)在所有细胞中均表达的基因称为管家基因，在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。a、b、c、d属于管家基因的是哪一个？属于奢侈基因的是哪些基因？ 提示：管家基因为a；奢侈基因为b、c、d。 2．根据生物体基因的碱基序列保持不变，而表型发生可遗传变化的现象，回答下列问题。 (1)DNA甲基化是指在DNA碱基上选择性添加甲基，是表观遗传中常见的现象之一。某些基因非编码区的—CCGG—位点被甲基化后，使____________酶不能与之结合，抑制转录过程，从而导致生物的_______________________发生改变。去甲基化后，该基因恢复功能。 (2)研究发现：小鼠胚胎中只要来自父方的A、a基因均不被甲基化(原来甲基化的基因去甲基化)，来自母方的A、a基因均被甲基化。现有纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)杂交，则F1的表型为___________，F1雌雄个体随机交配，F2的表型及比例为__________________。 RNA聚合 表型(性状、基因表达) 全部正常 正常∶矮小＝1∶1 [归纳总结] 1．基因选择性表达的结果 (1)细胞形态的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。 (2)细胞结构的变化：细胞器的种类和数量发生变化。 (3)细胞功能的特化：执行特定的功能，如运动功能、反射功能、免疫功能等。 (4)特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。 2．表观遗传的主要特点和表观遗传机制 (1)主要特点 ①可遗传性。即通过有丝分裂或减数分裂，表观遗传引起的性状改变能在细胞或个体世代间遗传。 ②可逆性。表观遗传引起的基因表达改变是可逆的。 ③表观遗传中，DNA序列不发生改变。 (2)表观遗传机制 ①基因转录过程的调控，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等。 ②甲基化等修饰抑制了基因的表达。 3．基因与性状的关系 (1)一个基因决定一种性状(多数性状受单基因控制)。 (2)一个基因影响多种性状(如基因间相互作用)。 (3)多个基因控制一种性状(如身高、体重等)。 图解如下： [特别提醒] (1)生物的性状不只受基因控制，环境对性状也有影响，如后天营养和体育锻炼会影响人的身高。 (2)基因的表达产物可发生表观遗传的差异，引起生物的性状不同。 3．如图表示人体内干细胞的增殖分化 过程，下列有关叙述正确的是 (　　) A．干细胞与白细胞的基因型不同，但 合成的mRNA和蛋白质的种类相同 B．血小板和成熟的红细胞内遗传信息的流动方向是DNA→DNA→RNA→蛋白质 C．图中所示的细胞中，干细胞具有细胞周期，而且其分裂能力较强 D．白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌，这是因为细胞膜具有选择透过性 强化 题点对应训练 C 解析：白细胞由造血干细胞增殖分化形成，故干细胞与白细胞的基因型相同，但合成的mRNA和蛋白质的种类不同，A错误；血小板和成熟的红细胞内无细胞核及细胞器，不能进行DNA的复制和蛋白质的合成，B错误；图中所示的细胞中，干细胞具有细胞周期，而且其分裂能力较强，C正确；白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌，这是因为细胞膜具有流动性，D错误。 4．脊椎动物的一些基因活性与其周围特定胞嘧啶的甲基化有关，甲基化使基因失活，相应的非甲基化能活化基因的表达，以下推测正确的是(　　) A．肝细胞和胰岛细胞的呼吸酶基因均处于甲基化状态 B．肝细胞和胰岛细胞的胰岛素基因均处于非甲基化状态 C．肝细胞的呼吸酶基因和胰岛素基因均处于非甲基化状态 D．胰岛细胞的呼吸酶基因和胰岛素基因均处于非甲基化状态 D 解析：分析题意可知，相应的非甲基化能活化基因的表达，肝细胞和胰岛细胞中均存在呼吸酶，表明呼吸酶基因均处于非甲基化状态，肝细胞不产生胰岛素，相应的胰岛素基因处于甲基化状态，胰岛细胞的胰岛素基因处于非甲基化状态，A、B、C错误，D正确。 备选题库 教师独具 1．中心法则反映了遗传信息在细胞内的生物大分子间传递的基本法则，RNA病毒的发现丰富了经典中心法则的内容。以下说法正确的是(　　)   A．人体所有细胞都有①②③过程 B．流行性感冒病毒内会发生③④过程 C．①②③④⑤遗传信息传递过程都遵循碱基互补配对原则 D．②过程以基因为单位进行，基因的两条链都可以作为该过程模板 2 3 1 4 C 解析：人体内高度分化的细胞不再分裂，不会发生DNA的复制，A错误；流行性感冒病毒的③(翻译)和④(RNA分子复制)发生在宿主细胞内，而不是流行性感冒病毒内，B错误；①②③④⑤遗传信息传递过程都遵循碱基互补配对原则，C正确；②(转录)过程以基因为单位进行，仅以DNA分子的一条链为模板，D错误。 2 3 1 4 2．如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中可得出(　　)   A．一种物质的合成只受一个基因的控制 B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物性状 C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达 D．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酰琥珀酸 2 3 1 4 B 解析：通过题图可得出，精氨酸的合成是由基因①～④共同控制的，A错误；基因②表达与否，并不影响基因③和④的表达，C错误；若基因③不存在，则瓜氨酸因缺少酶③的催化，而无法合成精氨酰琥珀酸，D错误。 2 3 1 4 3．下列对表观遗传的叙述，错误的是 (　　) A．柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达 B．这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现不同的表型 C．基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关 D．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 2 3 1 4 B 解析：这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。 4．1970年，科学家发现了致癌的RNA病毒。该病毒感染人体细胞后，将其基因组整合到人的基因组中，从而诱发人的细胞癌变。回答下列问题。 (1)RNA病毒进入人体细胞后，以自身的RNA为模板，通过________酶，合成DNA片段。在此过程中，存在的碱基互补配对方式有______________________________，其原料为宿主细胞提供的_________________。 (2)若将同一人体胰岛B细胞(可分泌胰岛素)和神经细胞的全部的mRNA分别提取出来，通过相关的酶反应分别获得多段DNA单链，通过碱基测序发现两份DNA单链的序列 ____________(填“相同”“不同”或“不完全相同”)；说明人体胰岛B细胞和神经细胞的基因表达具有________。 2 3 1 4 逆转录　 A—T、U—A、C—G、G—C 不完全相同 选择性 4种脱氧核苷酸 解析：(1)以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程，需要逆转录酶的催化，原料是宿主细胞提供的脱氧核苷酸；该过程遵循碱基互补配对原则，具体为A—T、U—A、C—G、G—C。 (2)同一人体不同的细胞中含有的基因是相同的，但是基因是选择性表达的，所以将胰岛B细胞和神经细胞的全部的mRNA分别提取出来，通过相关的酶反应分别获得多段DNA单链，检测的结果是这些DNA单链的序列不完全相同。 2 3 1 4 课时作业 巩固提升 [基础巩固练] 1．下列有关细胞分化的分析，错误的是(　　) A．在个体发育过程中，有序的细胞分化能够增加细胞的类型 B．从细胞器水平分析，细胞分化是细胞器的种类、数目改变的结果 C．细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同 D．从蛋白质角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数目改变的结果，这是细胞分化的直接原因 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 15 解析：细胞分化的过程中，细胞会在形态、结构等方面发生稳定性差异，故能够增加细胞的类型，A正确；细胞分化的过程中，细胞的功能会出现差异，细胞器的种类、数目均会发生改变，B正确；细胞分化的过程中，各种细胞的遗传物质不发生改变，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故蛋白质种类、数目的改变是细胞分化的直接原因，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 2．如图表示中心法则，下列有关叙述正确的是(　　)   A．过程①～⑦都会在人体的遗传信息传递时发生 B．人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中，产物都是mRNA C．过程⑥存在碱基互补配对 D．过程⑤有半保留复制的特点，过程⑥发生在核糖体上 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 15 解析：②④⑤⑦不会发生在正常人体细胞中，人体的遗传信息传递时发生的过程有①③⑥，A错误；③为转录过程，该过程以DNA的一条链为模板合成RNA，其产物不仅有mRNA，还有其他的RNA，B错误；过程⑥发生在核糖体上，为翻译过程，该过程中的碱基配对发生在mRNA和tRNA之间，C正确；过程⑤为RNA复制过程，由于RNA为单链结构，因此没有半保留复制的特点，过程⑥为翻译过程，发生在核糖体上，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 3．下列有关细胞分化的叙述，不正确的是(　　) A．在不同的体细胞中，虽然基因组序列都一样，但基因表达是选择性的 B．miRNA对基因的调控发生在转录后的阶段 C．同一生物个体不同的细胞中DNA、mRNA、蛋白质的种类和数量互不相同 D．细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 15 解析：在不同的体细胞中，虽然基因组序列都一样，但基因的表达却是有选择性的，A正确；miRNA在转录后介导对mRNA的降解，从而抑制翻译过程，B正确；同一个体的不同种类细胞中，基因进行选择性表达，所以不同细胞中的mRNA和蛋白质不同，但DNA相同，C错误；细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 4．如表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞(能分泌胰岛素)、浆细胞(可分泌抗体)内所含有的核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因能表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是 (　　) 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 细胞 血红蛋白基因 胰岛素基因 抗体基因 有氧呼吸酶基因 红细胞 ＋ － － ＋ 胰岛B细胞 － ① － ＋ 浆细胞 － － ② ③ 15 A.①②③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 答案：A 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：题表说明细胞分化的原因是基因的选择性表达，B错误；三种细胞中有氧呼吸酶基因都表达，C错误；三种细胞是同一个体中的体细胞，其核基因种类相同，只是表达的基因不同，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 5．如图表示遗传信息流动和基因对性状控制的途径。下列叙述正确的是(　　)   A．根尖分生区细胞遗传信息的传递途径为②⑤ B．白化病是缺乏合成黑色素的酶所致，体现了基因对性状的直接控制 C．②和③过程需要的模板不同，原料相同 D．真核细胞内，①②主要发生在细胞核内，⑤过程发生在细胞质中 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：根尖分生区细胞可以进行DNA复制、转录和翻译，所以遗传信息的传递途径为①②⑤，A错误；白化病体现了基因通过控制酶的合成控制生物性状，属于间接控制，B错误；②和③过程需要的模板不同，原料也不同，②以核糖核苷酸为原料，③以脱氧核苷酸为原料，C错误；真核细胞内，①DNA的复制和②转录主要发生在细胞核内，⑤翻译过程发生在细胞质的核糖体中，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 6．基因表达与性状关系如图所示，下列相关叙述正确的是(　　)   A．①是基因选择性表达过程，不同细胞中表达的基因都不相同 B．某段DNA发生甲基化后，通过①②过程一定不会形成蛋白质 C.基因可以通过控制酶的合成间接控制生物性状 D．若某段DNA上发生核苷酸序列改变，则形成的蛋白质一定会改变 C 解析：①过程是转录，不同细胞中表达的基因不完全相同，A错误；某段DNA发生甲基化现象后通过①②过程也可以形成蛋白质，只是形成的蛋白质数量可能减少，B错误；大部分酶是蛋白质，故基因可以通过控制酶的合成，间接控制生物性状，C正确；如某段DNA上的非基因部分发生核苷酸序列改变，则形成的蛋白质不会改变，D错误。   2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 7．近来研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关，具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。据此判断，下列说法正确的是(　　) A．此项研究表明肥胖与基因有关，与环境无关 B．HMGIC基因是通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状 C．小鼠的胖和瘦是一对相对性状 D．体重正常的小鼠HMGIC基因一定正常 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 15 解析：此项研究表明肥胖不仅与HMGIC基因有关，而且与环境(吃较多的高脂肪食物)也有关，A错误；该实验没有证明HMGIC基因是通过控制相关酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状，B错误；相对性状是同种生物同一性状的不同表现类型，所以小鼠的胖和瘦是一对相对性状，C正确；体重正常的小鼠HMGIC基因可能不正常，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 8．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甲基化可能会影响生物的性状 C．DNA甲基化可能会影响细胞分化 D．DNA甲基化会导致mRNA合成受阻 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 A 15 解析：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，这可能会影响生物的性状，B、D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，这会影响基因的表达，因此DNA甲基化可能会影响细胞分化，C正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 9．如图表示真核细胞中遗传信息的传递过程。 请据图回答下列问题。  (1)科学家克里克提出的中心法则包括图中字 母______所示的遗传信息的传递过程。 (2)D过程表示tRNA运输氨基酸参与翻译，已知 甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC， 某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸是________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)如果图中④的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，若考虑终止密码子，则编码④的基因长度至少有________对碱基。 (4)已知B过程是以DNA的一条链为模板合成的，若该链的一个碱基被替代，那么对①～④所代表的结构的影响可能是什么？ _________________________________________________________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 答案：(1)A、B、C (2)酪氨酸 (3)93 (4)结构不变或改变肽链中一个氨基酸(但肽链长度不变)或肽链长度改变或肽链无法合成 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：(1)科学家克里克提出的中心法则包括图中A所示的DNA复制过程、B所示的转录过程和C所示的翻译过程。 (2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC。某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸的密码子是UAC，UAC编码的是酪氨酸。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)题图中④为一条肽链，其相对分子质量为2 778。若氨基酸的平均相对分子质量为110，假设④由m个氨基酸脱水缩合而成，则2 778＝110m－18×(m－1)，解得m＝30。若考虑终止密码子，则翻译④的模板链mRNA上共有31个密码子、93个碱基，进而推知编码④的基因长度至少有93对碱基。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (4)①～④均为肽链，B过程表示转录。若转录时DNA模板链的一个碱基被替换，则对①～④所代表的肽链结构的影响可能有如下三种情况：a.由于一种氨基酸可对应多种密码子，可能导致其转录形成的密码子编码的氨基酸不变，所以控制合成的肽链的结构不变。b.若其转录形成的密码子编码的氨基酸改变，则导致其控制合成的肽链中一个氨基酸发生改变，但肽链长度不变。c.若转录形成的密码子变成终止密码子，则会导致肽链长度改变或肽链无法合成。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 [素能培优练] 10．真核生物核基因的编码区由外显子和内含子构成，只有外显子转录出的mRNA可以进行翻译。假设核基因A的表达产物蛋白质含有m个氨基酸，下列相关叙述正确的是(　　) A．外显子可以进行转录，内含子不能进行转录 B．细胞中，核基因A转录和翻译的场所可能相同，也可能不同 C．合成一个核基因A的表达产物蛋白质的过程中共脱去m－1个水分子 D．若核基因A内含子中的碱基发生替换，可能不会影响其表达产物蛋白质的功能 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：外显子和内含子均可以进行转录，A错误；核基因A转录和翻译的场所分别是细胞核和细胞质，B错误；由于不清楚核基因A的表达产物蛋白质的肽链数，因此无法判断脱去的水分子数，C错误；内含子只能发生转录，不进行翻译，因此核基因A内含子中的碱基发生替换，可能不会影响其表达产物蛋白质的功能，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 11．(多选)染色质组蛋白的乙酰化修饰就是由组蛋白乙酰化酶催化，用乙酰基将氨基上的正电荷屏蔽掉，其与带负电荷的DNA分子缠绕成紧密结构的力量就会相应减弱，这部分小DNA就会“松开”；细胞内还存在组蛋白去乙酰化酶，使组蛋白去乙酰化。核小体是染色质组装的基本结构单位，电镜下观察，经盐溶液解聚的染色质呈现一系列核小体彼此连接的串珠状结构。如图是核小体的结构示意图。下列有关说法正确的是(　　) 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 A．组蛋白乙酰化能激活相关基因转录，但不改 变基因的碱基序列 B．组蛋白去乙酰化能抑制相关基因表达，这是 一种可遗传的变化 C．大肠杆菌的核小体中组蛋白与DNA之间的相 互作用主要依赖于核苷酸的特异性序列 D．富含C—G的DNA片段更难压缩弯曲，组蛋白核心颗粒优先与富含A—T的DNA片段结合 答案：AB 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：组蛋白乙酰化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，DNA就会“松开”，从而激活相关 基因转录，但该过程不改变基因的碱基序列， 属于表观遗传，A正确；据题意可知，组蛋白 去乙酰化能导致DNA分子缠绕成精密结构， DNA单链无法暴露作为转录的模板，抑制相关基因表达，这是一种可遗传的变化，B正确；由题意“核小体是染色质组装的基本结构单位”可知，核小体存在于有染色质的细胞中，而大肠杆菌属于原核生物，细胞中无染色质，C错误；据题干信息无法得出组蛋白优先结合的碱基对，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 12．(多选)某病毒是一种具有包膜、 单条正链RNA(＋)的病毒，该病毒 在宿主细胞内的增殖过程如图所示， a～e表示相应的生理过程。下列有关叙述正确的是(　 　) A．RNA(＋)既含有该病毒的基因，也含有起始密码子和终止密码子 B．过程a、c、d表示RNA的复制过程，图中的mRNA与RNA(＋)序列相同 C．过程b、e表示翻译过程，该过程所需的原料、tRNA和能量均来自宿主细胞 D．a、b、c、d、e均遵循碱基互补配对原则 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 ACD 15 解析：从图中可知，RNA(＋)既是该病毒的遗传物质，又可直接作为某些蛋白质如RNA聚合酶的mRNA，由此可知RNA(＋)也含有起始密码子和终止密码子，A正确；过程a、c、d的模板和产物均为RNA，但d过程形成的mRNA只用于表达某些蛋白质，长度上比RNA(－)要短得多，更类似于转录过程，不能表示RNA的复制过程，B错误；过程b、e表示翻译过程，以RNA为模板合成蛋白质，由于病毒的增殖均在宿主细胞内进行，翻译所需的原料、tRNA、能量均来自宿主细胞，C正确；a、b、c、d过程均遵循碱基互补配对原则，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 13．(多选)核小体是染色体的基本组成单位，其组蛋白上某些位点的氨基酸残基发生甲基化修饰后，可以决定特定基因的表达，从而使亲子代均表现出一定的表型。在含有H2A.Z(一种组蛋白变体)的核小体中，其组蛋白的第20位氨基酸发生二甲基化修饰后，可帮助实现DNA复制起始位点的识别。下列说法错误的是(　　) A．组成核小体的基本单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸 B．组蛋白上氨基酸残基的修饰是表观遗传的重要机制 C．DNA甲基化后碱基序列保持不变，因此不会影响与RNA聚合酶的识别与结合 D．去除造血干细胞染色体上含H2A.Z的核小体后，能使增殖速率加快，细胞周期缩短 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 CD 15 解析：结合题意分析可知，核小体是染色体的基本单位，则组成核小体的基本单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸，A正确；生物的表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但表型发生可遗传变化的现象，结合题意可知，组蛋白上某些位点的氨基酸残基发生甲基化修饰后，可以决定特定基因的表达，故组蛋白上氨基酸残基的修饰是表观遗传的重要机制，B正确；DNA甲基化若发生在基因转录的起始序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制基因的表达，C错误；去除H2A.Z核小体后，细胞缺少二甲基化修饰的H2A.Z核小体，无法对DNA复制起始位点进行识别，导致细胞无法进行DNA复制，细胞增殖速率降低，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 14．心肌细胞不能增殖，ARC基因在心肌细胞中特异性表达，抑制其细胞凋亡，以维持正常数量。细胞中某些基因转录形成的前体RNA加工过程中会产生许多小RNA，如miR－223(链状)、HRCR(环状)。HRCR可以吸附miR－223等，以达到清除它们的目的(如图)。当心肌细胞缺血、缺氧时，某些基因过度表达会产生过多的miR－223，导致心肌细胞凋亡，最终引起心力衰竭。请回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (1)过程①的原料是______________，催化该过程的酶是________________。过程②的场所是____________。 (2)链状小RNA越短越容易被HRCR吸附，这是因为其碱基数目少，特异性______，更容易与HRCR结合。与ARC基因相比，核酸杂交分子1中特有的碱基对是____________。 (3)缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR－223，会导致过程②因_______的缺失而受阻，最终导致心力衰竭。 (4)科研人员认为，HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物，其依据是___________________________________________________________________________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 核糖核苷酸 RNA聚合酶 核糖体 弱 A—U 模板 HRCR与miR－223碱基互补配对，导致ARC基因的表达增加，抑制心肌细胞的凋亡 15 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 解析：(1)过程①形成mRNA，为转录，催化该过程的酶是RNA聚合酶，原料是核糖核苷酸；过程②表示翻译，场所是核糖体。 (2)链状小RNA越短越容易被HRCR吸附，这是因为其碱基数目少，特异性弱，更容易与HRCR结合。与ARC基因(碱基配对方式为A—T、C—G)相比，核酸杂交分子1 (碱基配对方式为A—U、C—G )中所特有的碱基对是A—U。 15 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (3)缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR－223, miR－223与mRNA结合形成核酸杂交分子1，导致过程②因模板的缺失而受阻，最终导致心力衰竭。 (4)科研人员认为， HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物，其依据是HRCR与miR－223碱基互补配对，导致ARC基因的表达增加，抑制心肌细胞的凋亡。 15 15．DNA甲基化是DNA化学修饰的一种形式，能影响表型，也能遗传给子代。在蜂群中，雌蜂幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而以花粉和花蜜为食的幼蜂将发育成工蜂。研究发现，Dnmt3蛋白是核基因Dnmt3表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，如图所示。回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (1)蜜蜂细胞中Dnmt3基因发生过程①的场所是________，若以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列顺序为_______________________________________。 (2)据图可知，DNA甲基化________(填“会”或“不会”)改变基因的碱基序列。在细胞内，少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质，原因是________________________________________________________ __________________________________________________________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)已知注射Dnmt3siRNA(小干扰RNA)能使Dnmt3基因表达沉默，蜂王的基因组甲基化程度低于工蜂的，请设计实验验证基因组的甲基化水平是决定雌蜂幼虫发育成工蜂还是蜂王的关键因素。 实验思路：取多只________________，均分为A、B两组，A组不做处理，B组________________，其他条件相同且适宜，用花粉和花蜜饲喂一段时间后，观察并记录幼蜂发育情况。 实验现象：___________________________________________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 答案：(1)细胞核　CUUGCCAGC (2)不会　一个mRNA分子可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链 (3)生理状况相同的雌蜂幼虫　注射适量的Dnmt3siRNA　A组发育成工蜂，B组发育成蜂王 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：(1)过程①是转录过程，其中Dnmt3基因是核基因，因此过程①发生在细胞核内，根据碱基互补配对原则，若以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列顺序为—CUUGCCAGC—。 (2)分析题图可知，基因甲基化不改变基因的碱基序列，但会影响转录，从而影响基因的表达。在转录时，RNA聚合酶的作用是使DNA解螺旋、催化游离的核糖核苷酸聚合生成RNA；在细胞质中，翻译是一个快速而高效的过程，通常一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，并且最终的产物相同，因此，少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)根据题干信息可知Dnmt3siRNA能与Dnmt3基因转录出的RNA结合，阻碍翻译过程，从而抑制Dnmt3基因表达，进而降低基因的甲基化水平，据此实验思路为取多只生理状况相同的雌蜂幼虫，均分为A、B两组，A组不做处理，B组注射适量的Dnmt3siRNA，其他条件相同且适宜，用花粉和花蜜饲喂一段时间后，观察并记录幼蜂发育情况。如果A组发育成工蜂，B组发育成蜂王，则能验证基因组的甲基化水平是决定雌蜂幼虫发育成工蜂还是蜂王的关键因素。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 基因　　　　的结构生物性状。 基因　　的合成代谢过程生物性状。 提示：体现生物性状的部分物质的化学本质不是蛋白质，如甲状腺激素、色素、淀粉等，该类性状往往是通过基因控制酶的合成来实现的，即基因酶的合成产生该非蛋白质类物质的代谢过程控制生物性状。 $$