第6单元 第27讲 基因表达与性状的关系(Word教参)-【精讲精练】2026年高考生物一轮复习（人教版 多选）

第27讲　基因表达与性状的关系 [课标要求]　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 1．基因对性状的直接控制途径 (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：镰状细胞贫血，囊性纤维化等。 2．基因对性状的间接控制途径 (1)方式：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状。 (2)实例：皱粒豌豆的形成机制，白化病等。 1．豌豆产生圆粒或皱粒的实例说明基因通过控制蛋白质结构，直接控制生物体的性状。(×) 2．白化病是由于基因异常而引起酪氨酸酶合成变多，能将黑色素转变为酪氨酸，从而出现白化症状。(×) 3．基因表达的产物不可以参与基因的表达。(×) 4．基因控制生物性状时指导合成的终产物一定都是蛋白质。(×) 　油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。 (1)据图甲分析，你认为提高油菜产油量的基本思路是什么？ 提示　抑制酶b合成(活性)，促进酶a合成(活性)。 (2)图乙表示基因B，α链是转录链，经诱导β链也能转录，从而形成双链mRNA，转录出的双链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是什么？ 提示　mRNA中不含碱基T但含U，五碳糖为核糖。 (3)为什么基因B经诱导后转录出双链mRNA就能提高产油量？ 提示　双链mRNA不能翻译(不能与核糖体结合)合成酶b，而细胞能正常合成酶a，PEP在酶a的作用下更多地转化为油脂，故生成的油脂比例高，从而提高了产油量。 (4)该过程体现了基因控制性状的哪种途径？ 提示　基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状。 考向　基因表达产物与性状的关系 1．如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气中会变成黑色，这种症状称为尿黑酸症。下列说法错误的是(　　) A．酶⑤的缺乏会导致患白化病，酶③的缺乏会导致患尿黑酸症 B．由图可推知同种底物经不同种酶的催化得到的产物不同 C．若图中的酶均由不同的基因表达产生，则可推知基因和性状之间并不都是简单的一一对应关系 D．若图中的酶均由不同的基因表达产生，则说明基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状 解析　由题图可知，若酶⑤缺乏，不能合成黑色素，表现出白化症状，若酶③缺乏，尿黑酸不能转化成乙酰乙酸，会患尿黑酸症，A正确；由题图可知，苯丙氨酸、酪氨酸在不同酶的催化下，形成的产物不同，B正确；如果图中的酶均由不同的基因表达产生，则说明基因与性状不是简单的一一对应关系，C正确；该图体现了基因可通过控制酶的合成控制细胞代谢，进而间接控制生物体的性状，D错误。 答案　D 2．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，从图中不能得出的结论是(　　) A．花的颜色由多对基因共同控制 B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢 C．生物性状由基因决定，受环境影响 D．若基因①不表达，则基因②和基因③也不表达 解析　通过题图分析可得出A、B的结论，即不符合题意；花青素在酸性和碱性条件下显示不同的颜色，说明环境也会影响生物性状(即花色)，C不符合题意；基因①②③的表达是相互独立的，D符合题意。 答案　D 考点二　基因的选择性表达与表观遗传 1．基因的选择性表达与细胞分化 (1)细胞分化的本质：基因的选择性表达(如图所示)。 (注：图中A、B、C、D、E代表基因，灰色代表表达的基因，即处于活动状态，白色代表不表达的基因，即处于关闭状态) (2)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。 2．表观遗传 (1)概念：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。 (2)实例 ①柳穿鱼花的形态结构遗传 ②某种小鼠毛色的遗传 (3)机制：DNA的甲基化；组蛋白的甲基化和乙酰化等。 (4)表观遗传的特点 ①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。 ②不变性：基因的碱基序列保持不变。 ③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可能发生去甲基化。 1．人体肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。(×) 2．细胞的分化导致基因的选择性表达，产生新的蛋白质，细胞具有新的功能。(×) 3．若某细胞中发生了基因的选择性表达，则该细胞一定发生了细胞分化。(×) 4．表观遗传不是由于基因的碱基序列改变引起的，都能遗传给后代。(×) 5．DNA甲基化会改变基因的表达，导致基因控制的性状发生改变。(√) 6．DNA的甲基化仅通过影响翻译过程进而影响表型。(×) 7．表观遗传引起了表型的变化，又是可以遗传的，所以属于可遗传变异。(√) 1．(必修2 P71“问题探讨”)观察水毛的两种叶形，它们细胞内的核DNA、RNA相同吗？请说明原因。 提示　核DNA相同，因为它们来自同一受精卵的有丝分裂。RNA不完全相同，性状表现不同与蛋白质的差异直接相关，而蛋白质的差异是由转录形成的mRNA决定的。 2．(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。 3．(必修2 P75拓展应用)某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XO(黄色)和XB(黑色)，雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型。请写出可行的解释。 提示　对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，另一条染色体上的XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会出现黑黄相间的类型。 　表观遗传的分子机制 (1)DNA的甲基化 基因中的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而影响表型。 (2)构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化修饰 真核生物细胞核中的DNA与一些蛋白质结合在一起，带负电荷的DNA“缠绕”在带正电荷的蛋白质(如组蛋白)上，使细长的DNA卷成紧密的结构。组蛋白的正电荷一旦减少，其与DNA的结合就会减弱，这部分的DNA就会“松开”，激活相关基因的转录。 (3)RNA干扰 RNA干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象。当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA时，该mRNA发生降解而导致基因表达沉默的现象。这种现象发生在转录后水平，又称为转录后基因沉默，是表观遗传的重要机制之一。 考向一　基因选择性表达与性状间的关系 1．(2025·南京模拟)ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶，如表是科学家以番茄ACC合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。下列相关分析正确的是(　　) 果实成熟的不同阶段 叶片 雌蕊 雄蕊 根 绿果 变红 桃红 橙红 亮红 红透 － ＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋ － － ＋ － 注：“－”表示该基因不表达，“＋”表示该基因表达，“＋”的数目越多表示表达水平越高。 A．该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段差异不明显 B．橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多 C．绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞基因的选择性表达 D．果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者 解析　根据表中信息可知，在番茄的不同组织以及果实成熟的不同阶段，ACC合成酶基因的表达水平存在明显差异，A错误；橙红和亮红的果实中，ACC合成酶基因表达水平最高，故其细胞中该基因的转录产物可能相对较多，B正确；番茄不同的组织和果实成熟的不同阶段ACC合成酶基因的表达水平不同，体现了不同细胞中基因的选择性表达，而绿果、雌蕊、叶片和根中都含有该基因，C错误；果实中ACC合成酶基因的表达水平高于叶片，说明该基因进行了选择性表达，但不能说明果实的分化程度高于叶片，D错误。 答案　B 考向二　表观遗传 2．(2025·衡阳模拟)m6A是真核生物RNA中的一种表观遗传修饰方式，近日，我国科学家阐明了m6A修饰在鱼类先天免疫过程中的分子调控机制。NOD1是鱼类体内一种重要的免疫受体，去甲基化酶FTO可以“擦除”NOD1mRNA的m6A修饰，进而避免m6A识别蛋白对NOD1mRNA的识别和降解。下列相关说法不正确的是(　　) A．DNA甲基化、RNA甲基化等表观遗传不遵循孟德尔遗传定律 B．m6A修饰未改变基因的碱基序列，因此这种修饰可以遗传给后代 C．m6A修饰能够影响mRNA的稳定性，进而影响NOD1基因的转录 D．抑制去甲基化酶FTO的活性会导致鱼的免疫能力和抗病能力下降 解析　表观遗传与遗传物质无关，但与环境变化密切相关，所以不遵循孟德尔遗传定律，A正确；m6A修饰是一种表观遗传修饰方式，并未改变基因的碱基序列，但这种修饰可以遗传给后代，B正确；m6A修饰能够影响mRNA的稳定性，mRNA作为翻译的模板，进而影响NOD1基因的翻译过程，C错误；抑制去甲基化酶FTO的活性导致NOD1mRNA被识别和降解，NOD1蛋白含量减少，鱼的免疫能力和抗病能力下降，D正确。 答案　C 3．(2024·贵州卷)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 解析　由题意可知，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，导致仅细胞Ⅰ能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录，A正确；细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化，B正确；甲基化可以遗传，同理，细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，这一特性也可遗传，所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，C正确；题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化划分的，D错误。 答案　D 1．(2024·吉林卷)下图表示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 解析　根据DNA半保留复制方式和甲基化修饰过程可知，酶E的作用是催化DNA发生甲基化，A错误；DNA半保留复制的原料是脱氧核苷酸，B错误；据题干“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”推测，环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素，C正确；DNA甲基化不改变碱基序列，但可能会影响基因表达，进而对生物个体表型产生影响，D错误。 答案　C 2．(2024·浙江1月卷)某种蜜蜂的蜂王和工蜂具有相同的基因组。雌性工蜂幼虫的主要食物是花蜜和花粉，若喂食蜂王浆，也能发育成为蜂王。利用分子生物学技术降低DNA甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜、花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王。下列推测正确的是(　　) A．花蜜、花粉可降低幼虫发育过程中DNA的甲基化 B．蜂王DNA的甲基化程度高于工蜂 C．蜂王浆可以提高蜜蜂DNA的甲基化程度 D．DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件 解析　由题干信息“雌性工蜂幼虫的主要食物是……也会发育成蜂王”可知，雌性工蜂幼虫DNA甲基化不利于其发育成蜂王，而工蜂幼虫的主要食物是花蜜和花粉，其不发育成蜂王，说明花蜜、花粉不能降低幼虫发育过程中DNA的甲基化，A错误；DNA甲基化不利于幼虫发育成蜂王，故蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂，B错误；蜂王浆可以降低蜜蜂DNA的甲基化程度，使蜜蜂幼虫发育成蜂王，C错误；由上述分析可知，DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件，D正确。 答案　D 3．(2023·海南卷)某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙，二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达。下列有关叙述正确的是(　　) A．植株甲和乙的R基因的碱基种类不同 B．植株甲和乙的R基因的序列相同，故叶形相同 C．植株乙自交，子一代的R基因不会出现高度甲基化 D．植株甲和乙杂交，子一代与植株乙的叶形不同 解析　甲基化会影响基因的表达，但不会改变基因的碱基序列，故A错误。由题中信息可知，植株甲R基因未甲基化，则植株甲R基因可正常表达，植株乙R基因高度甲基化，则植株乙R基因不可正常表达，由于植株甲和植株乙的叶形与R基因的表达直接相关，故二者叶形不同，B错误。甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，因此植株乙自交，子一代的R基因会出现高度甲基化，C错误。植株甲、植株乙杂交，子一代中来自植株甲的R基因可正常表达，子一代叶形与植株甲相同，与植株乙不同，D正确。 答案　D 4．(2023·山东卷)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 解析　结合题中信息分析可知，雌性亲本的基因型为XGXg，雄性亲本的基因型为XGY或XgY。已知受表观遗传的影响，G、g来自父本时才表达，来自母本时不表达。雌性亲本的基因型为XGXg(黑色或灰色)，当雄性亲本的基因型为XGY(白色)时，F1的基因型为XGY(白色)、XgY(白色)、XGXG(黑色)、XGXg(黑色)，亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占的比例为1/3(母本表现为灰色)或1/2(母本表现为黑色)。当雄性亲本的基因型为XgY(白色)时，F1的基因型为XGY(白色)、XgY(白色)、XGXg(灰色)、XgXg(灰色)，亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占的比例为0(母本表现为灰色)或1/6(母本表现为黑色)。综上所述，A符合题意。 答案　A 5．(2022·天津卷)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。有关叙述正确的是(　　) A．Avy基因的碱基序列保持不变 B．甲基化促进Avy基因的转录 C．甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变 D．甲基化修饰不可遗传 解析　Avy基因上游有不同程度的甲基化修饰，但它的碱基序列保持不变，A正确；Avy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，基因表达包括转录和翻译，据此推测，应该是甲基化抑制了Avy基因的转录，B错误；甲基化导致Avy基因不能完成转录，更无法完成翻译，C错误；据题意可知，甲基化修饰使小鼠毛色发生可遗传的改变，D错误。 答案　A 学科网（北京）股份有限公司 $$