第6单元 第31讲 基因表达与性状的关系（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版 单选）

该高中生物学讲义聚焦“基因表达与性状的关系”高考核心考点，涵盖基因控制性状的直接与间接途径、细胞分化的基因选择性表达、表观遗传现象及基因与性状的复杂关系，构建“基础原理-过程本质-拓展应用”的逻辑体系。通过考点梳理、正误辨析、例题精讲、真题演练的教学流程，帮助学生系统突破难点，体现复习的系统性和针对性。 讲义创新采用“辨析-探究-应用”教学模式，结合正误辨析澄清认知误区，通过油菜产油量调控等探究活动培养科学思维与探究实践能力。设置分层例题与高考真题回扣，精准对接考情，助力学生高效构建知识网络，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第31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.基因控制生物性状的间接途径 (1)方式：基因酶的合成代谢过程生物体的性状。 (2)实例 ①白化病致病机理 ②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理 2.基因控制生物性状的直接途径 (1)方式：基因蛋白质的结构生物体的性状。 (2)实例(囊性纤维化与镰状细胞贫血) 【正误辨析】　//////////////////////////// (1)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。(×) 提示：人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。患者由于基因异常而无法合成酪氨酸酶，不能合成黑色素，从而表现出白化症状。 (2)基因表达的产物不可以参与基因的表达。(×) 提示：RNA聚合酶是基因表达的产物，其参与基因的转录过程。 (3)基因控制生物性状时指导合成的终产物一定都是蛋白质。(×) 提示：基因指导合成的终产物不一定都是蛋白质，也可能是RNA或肽链等。 (4)下图为人体内基因对性状的控制过程，判断下列分析的正误： a．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中。(×) 提示：除了成熟红细胞外，人体体细胞含有的基因都相同，故基因1和基因2可出现在同一细胞中，只不过不同细胞中基因表达情况不同。 b.图中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。(√) 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。图乙表示基因B。 (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)图乙中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T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，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。 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：选D。由题图可知，若酶⑤缺乏，则不能合成黑色素，表现出白化症状，若酶③缺乏，则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；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，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。 2.图1、图2分别为皱粒豌豆形成原因和囊性纤维化病因的图解。下列叙述正确的是(　　) A.淀粉分支酶基因与外来DNA序列发生了基因重组 B.图中CFTR基因和淀粉分支酶基因都发生了基因突变 C.淀粉分支酶基因发生的结构变化可以用显微镜观察 D.CFTR基因结构异常后无法进行转录和翻译 解析：选B。由题图可知，插入外来DNA序列后，淀粉分支酶基因结构异常，从这一结果上来看，是发生了基因突变，A错误；CFTR基因发生了碱基缺失，使基因结构改变，同样属于基因突变，B正确；基因突变不能在显微镜下观察到，C错误；由图中信息可知，CFTR基因结构异常后并不影响转录和翻译的进行，只是合成的CFTR蛋白功能异常，D错误。 考点二　基因的选择性表达与细胞分化 1.表达的基因类型 2.细胞分化的本质：基因的选择性表达(如图所示)。 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的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.细胞分化的标志 (1)分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。 (2)细胞水平：形成不同种类的细胞。 【正误辨析】　//////////////////////////// (1)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体。(×) 提示：胰岛B细胞也有抗体基因，只是抗体基因不表达。 (2)人体肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。(×) 提示：人体肌细胞与幼红细胞中的mRNA、蛋白质不完全相同，但基因相同。 (3)肺炎链球菌R型和S型的差异是基因选择性表达的结果。(×) 提示：肺炎链球菌属于单细胞生物，没有细胞分化，S型细菌和R型细菌的差异是遗传物质中的遗传信息不同导致的。 (4)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。(×) 提示：细胞凋亡过程中也有新蛋白质合成，发生了基因的选择性表达，但此时没有发生细胞分化。 1.(2025·四川德阳模拟)落地生根是一种多年生肉质草本植物，其叶片肥厚多汁，叶缘细胞可以长出不定芽，不定芽基部可以长出气生根。当被风吹动或轻轻触碰时不定芽可整体脱落，落地后扎根土壤长成一棵新的植株，故名“落地生根”。以下有关落地生根的判断，错误的是(　　) A.叶缘细胞属于已经分化的体细胞 B.不定芽的长出是基因选择性表达的结果 C.气生根细胞与叶缘细胞中的mRNA种类相同 D.叶缘细胞发育成新植株体现了细胞的全能性 解析：选C。叶缘细胞是一种已经分化的体细胞，A正确；不同种类细胞的形成是基因选择性表达的结果，因此不定芽的长出是基因选择性表达的结果，B正确；由于基因的选择性表达，气生根细胞与叶缘细胞中的mRNA种类不完全相同，C错误；叶缘细胞发育成新植株，起点是一个细胞，终点是一个完整的个体，体现了细胞的全能性，D正确。 2.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 解析：选D。基因的表达包括转录和翻译两个过程，图中基因A表达的蛋白质分子数量明显多于基因B，说明基因A的表达效率高于基因B，A正确；真核生物核基因表达的①过程为转录，发生的场所为细胞核，②过程为翻译，发生的场所在细胞质中的核糖体上，B正确；三种RNA(mRNA、rRNA、tRNA)都是以DNA中的一条链为模板转录而来的，C正确；反密码子位于tRNA上，rRNA是构成核糖体的成分，不含有反密码子，D错误。 考点三　表观遗传、基因与性状的关系　 一、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 [解读] ①F1的花与植株A的相似的原因：F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制。 ②F1自交后，少部分植株的花与植株B的相似的原因：F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制。 (2)某种小鼠毛色的遗传 [解读] F1代基因型相同而出现不同毛色小鼠的原因是在Avy基因前端(或称“上游”)的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。这些位点甲基化程度越高，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.机制：DNA的甲基化；组蛋白的甲基化和乙酰化等。 4.理解表观遗传应注意的三个问题 (1)可遗传性：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)不稳定性：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。 5.与表型模拟的比较 相同点 表观遗传与表型模拟都是性状改变，遗传物质不变 不同点 表观遗传是可以遗传的，表型模拟引起的性状改变是不可以遗传的 二、基因与性状间的其他关系 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)一个基因一种性状(多数性状受单基因控制) (2)一个基因多种性状(如基因间相互作用) (3)多个基因一种性状(如身高、体重等) 2.生物体的性状也不完全由基因决定，环境对性状也有着重要影响。例如，后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。 [深挖教材](必修2 P74“批判性思维”)性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境)相互作用的结果，并且环境可能会通过基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。 【正误辨析】　//////////////////////////// (1)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。 (×) 提示：表观遗传若发生在体细胞中，则一般不能遗传给后代。 (2)DNA的甲基化仅通过影响翻译过程进而影响表型。 (×) 提示：DNA的甲基化可能会导致甲基化的基因不能与RNA聚合酶结合，影响转录过程，进而影响表型。 (3)表观遗传引起的表型的变化，是可以遗传的，所以属于可遗传变异。(√) (4)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用。(√) 在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示)，DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除Dnmt3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。请据图回答下列问题。 (1)据上述研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因是什么？ 提示：蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食时，Dnmt3基因表达Dnmt3蛋白，造成一些基因被甲基化而不能表达，进而发育成工蜂；蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食时，Dnmt3基因不表达，一些基因正常表达，进而发育成蜂王。　 (2)结合上述信息分析DNA甲基化与基因突变的关系。 提示：DNA甲基化可影响基因的表达，从而引起生物表型的改变，但并不改变碱基序列，因此，DNA甲基化不是基因突变。 (3)DNA甲基化常发生于DNA的CG序列密集区，发生甲基化后，会影响这段DNA和某些蛋白相结合。推测甲基化程度影响基因表达的机制是什么？ 提示：DNA甲基化影响了RNA聚合酶与该区域的结合，导致发生甲基化的DNA(基因)转录过程受到抑制，进而无法完成翻译过程，影响了相关性状的表现。 题组一　表观遗传 1.(2025·安徽合肥模拟)已知斑马鱼体内的S1和S2分别为雌、雄性分化指示基因，斑马鱼幼鱼在28 ℃的环境中发育成雌性或雄性的概率为50%。科研人员为了探究温度对斑马鱼幼鱼性别的影响以及5­AZA(DNA甲基化抑制剂)对S1表达量的影响，进行了相关实验，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.斑马鱼幼鱼在23 ℃的环境中发育成雌性的概率大于50% B.与28 ℃环境相比，33 ℃环境下S1的甲基化程度提高 C.随着全球气温升高，斑马鱼种群的性别比例会发生变化 D.指示基因表达过程中，DNA聚合酶会结合在基因的启动子区域 解析：选D。从图中信息可知，与28 ℃环境相比，斑马鱼幼鱼在23 ℃的环境中S1的表达量上升、S2的表达量下降，又因S1为雌性分化指示基因且斑马鱼幼鱼在28 ℃的环境中发育成雌性或雄性的概率为50%，所以斑马鱼幼鱼在23 ℃的环境中发育成雌性的概率大于50%，A正确；与28 ℃组相比，33 ℃组S1的相对表达量下降，但添加5­AZA＋33 ℃组S1的相对表达量上升，说明与28 ℃环境相比，33 ℃环境下S1的甲基化程度会提高，B正确；从图中信息可知，温度会影响斑马鱼幼鱼的性别分化，因此随着全球气温升高，斑马鱼种群的性别比例会发生变化，C正确；基因的表达包括转录和翻译，转录时RNA聚合酶结合在基因的启动子区域，启动转录，D错误。 2.(2023·山东高考)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：选A。由题干信息可知，该二倍体动物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，且G、g来自父本时才表达，来自母本时不表达，故该动物雄性表型全为白色，该动物关于毛色的基因型及表型为XGXG(黑色)、XGXg(黑色或灰色)、XgXg(灰色)、XGY(白色)、XgY(白色)。题干中的杂交组合有两种情况，可用遗传图解表示。 (1)①若亲本中母本表型为黑色，则亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例为1/2。②若亲本中母本表型为灰色，则亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例为1/3。(2)①若亲本中母本表型为黑色，则亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例为1/6。②若亲本中母本表型为灰色，则亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例为0。综上所述，A符合题意，B、C、D不符合题意。 题组二　基因与性状间的关系 3.一种名为粗糙脉孢菌的真菌细胞中精氨酸的合成途径如图所示，其中精氨酸是细胞生活的必需物质，而鸟氨酸等中间代谢产物都不是必需物质。下列有关叙述错误的是(　　) A.通常情况下，基因是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列 B.基因可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 C.若某种粗糙脉孢菌突变体只能在添加了精氨酸的培养基上生长，则一定是基因4发生了突变 D.基因与基因之间存在着复杂的相互作用 解析：选C。由题图可知，基因1、2、3、4分别控制酶1、2、3、4的合成，逐步催化N­乙酸鸟氨酸生成精氨酸，体现出了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，B正确；若某种粗糙脉孢菌突变体只能在添加了精氨酸的培养基上生长，说明其自身无法合成精氨酸，则有可能是酶1、2、3、4中任何一种或几种酶无法发挥作用，即有可能是基因1、2、3、4中任何一种或几种基因突变导致的，C错误；基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状，D正确。 4.(2025·山东泰安模拟)玉米的蔗糖含量增加导致其甜度增加。这种甜度由三对等位基因控制，并且这些基因表现出完全显性，相关基因的位置以及控制物质合成的途径如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.含有基因A的玉米蔗糖含量低的原因是无法合成酶1 B.aaBBDD的玉米具有一定的甜度，原因是淀粉可转化为蔗糖 C.aaBBdd和aabbDD的玉米淀粉转化为蔗糖增加，甜度较高 D.AABBdd和aabbDD杂交得到F1，F1自交后代中甜度最高的玉米的占比为3/32 解析：选D。基因a控制合成酶1，在酶1的作用下，淀粉转化为蔗糖，而含有基因A的玉米无法合成酶1，故玉米蔗糖含量低，A正确；基因a控制合成酶1，在酶1的作用下，淀粉转化为蔗糖，故基因型为aaBBDD的玉米具有一定的甜度，B正确；aaBBdd和aabbDD的玉米可以合成酶1，但不能合成酶2，故淀粉转化为蔗糖增加，甜度较高，C正确；AABBdd和aabbDD杂交得到F1为AaBbDd，由于基因A/a和D/d均位于4号染色体上，因此F1自交后代中甜度最高的玉米是aabbDD，其所占的比例为1/4×1/4＝1/16，D错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　　【高考真题·感悟试做】　　　　　　　　　　　　　　　　　 考向一　基因表达产物与性状的关系 1.(2023·湖南高考)酗酒危害人类健康。乙醇在人体内先转化为乙醛，在乙醛脱氢酶2(ALDH2)作用下再转化为乙酸，最终转化成CO2和水。头孢类药物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因某突变导致ALDH2活性下降或丧失。在高加索人群中该突变的基因频率不足5%，而东亚人群中高达30%～50%。下列叙述错误的是(　　) A.相对于高加索人群，东亚人群饮酒后面临的风险更高 B.患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物 C.ALDH2基因突变人群对酒精耐受性下降，表明基因通过蛋白质控制生物性状 D.饮酒前口服ALDH2酶制剂可催化乙醛转化成乙酸，从而预防酒精中毒 解析：选C。ALDH2基因某突变会使ALDH2活性下降或丧失，使乙醛不能正常转化成乙酸，导致乙醛积累危害机体，东亚人群中ALDH2基因发生该种突变的频率较高，故与高加索人群相比，东亚人群饮酒后面临的风险更高，A正确；头孢类药物能抑制ALDH2的活性，使乙醛不能正常转化成乙酸，导致乙醛积累危害机体，故患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物，B正确；ALDH2基因突变人群对酒精耐受性下降，表明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，C错误；目前可以通过微胶囊技术包裹酶形成酶制剂，使其不被胃蛋白酶消化，故饮酒前口服ALDH2酶制剂能加速乙醛分解为乙酸，预防酒精中毒，D正确。 考向二　表观遗传、基因与性状的关系 2.(2024·海南高考)某种鸟的卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰。成熟雌鸟产生的雌激素可将此甲基化去除，雄鸟因缺乏雌激素仍保持高度甲基化。下列有关叙述正确的是(　　) A.卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，在雄鸟中表达受到抑制 B.卵黄蛋白原基因转录出的mRNA中，含有甲基化区域序列的互补序列 C.该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，体内均无卵黄蛋白原 D.卵黄蛋白原基因的乙酰化和甲基化均可产生表观遗传现象 解析：选A。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，分析题意可知，某种鸟的卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰，成熟雌鸟产生的雌激素可将此甲基化去除，雄鸟因缺乏雌激素仍保持高度甲基化，卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，在雄鸟中表达受到抑制，A正确；甲基化的DNA无法转录，不能形成mRNA，B错误；该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，成熟雌鸟中有卵黄蛋白原，C错误；除了DNA的甲基化，组蛋白的甲基化和乙酰化(而非基因乙酰化)修饰也可产生表观遗传现象，D错误。 3.(2024·天津高考)环境因素可通过下图所示途径影响生物性状。有关叙述错误的是(　　) A.①可引起DNA的碱基序列改变 B.②可调节③水平的高低 C.②引起的变异不能为生物进化提供原材料 D.④可引起蛋白质结构或功能的改变 解析：选C。①诱变可引起DNA的碱基序列改变，产生新基因，A正确；②甲基化修饰DNA的启动子，RNA聚合酶不能结合在启动子，使③转录过程无法进行，故②可调节③水平的高低，B正确；②引起的变异为DNA甲基化，属于表观遗传，是可遗传变异，能为生物进化提供原材料，C错误；④环境因素如温度、pH可影响蛋白质空间结构，结构决定功能，功能也会随之改变，D正确。 4.(2024·贵州高考)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：选D。由题意可知，细胞Ⅱ中催乳素合成基因多个碱基被甲基化，导致细胞Ⅱ不能合成催乳素，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。 学科网（北京）股份有限公司 $