第4章 第2节 基因表达与性状的关系(学用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化（人教版）

本讲义聚焦“基因表达与性状的关系”核心知识点，系统梳理基因通过控制酶合成或蛋白质结构间接或直接控制性状，细胞分化源于基因选择性表达，以及表观遗传现象的脉络，搭建从分子机制到细胞调控的学习支架。 资料以实例分析（如皱粒豌豆、猫毛色遗传）渗透生命观念，通过探究题（如基因对性状控制途径分析）培养科学思维与探究实践能力，练习题兼顾教材改编与拓展，课中辅助教师引导学生主动思考，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第2节　基因表达与性状的关系 1.举例说明基因通过控制酶的合成或蛋白质的结构控制生物体性状。 2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。 3.概述生物体的表观遗传现象。 知识点一　基因表达产物与性状的关系 1.基因对生物性状的间接控制 （1）实质：基因通过控制　　　　　　来控制　　　　　　，进而控制生物体的性状。 （2）实例 2.基因对生物性状的直接控制 （1）实质：基因通过控制　　　　　　　直接控制生物体的性状。 （2）实例 【微思考】　人体衰老时头发变白与白化病患者头发变白有什么区别？ （1）基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。（　　） （2）基因都是通过控制酶的合成来控制性状的。（　　） （3）豌豆的皱粒和圆粒这对相对性状的形成说明基因可以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。（　　） 探究｜分析基因对性状的控制途径 如图为人体内基因对性状的控制过程，请据图回答下列相关问题。 （1）图中进行①②过程的场所分别是　　　　　　、　　　　　　。 （2）镰状细胞贫血的直接致病原因是　　　　　　　　　　 　的改变。 （3）人体衰老引起白发的直接原因是图中的　　　　　　　　　。 （4）上图体现了基因对性状控制的方式是什么？ 1.生物体的性状受DNA或RNA的控制，但主要通过蛋白质来体现。 2.基因对性状的间接控制和直接控制都是通过蛋白质来起作用的，与前者相关的蛋白质一般是酶，与后者相关的蛋白质是生物体的结构物质。 3.体现某性状的物质并不一定是蛋白质，如黑色素、淀粉等，此类性状往往是通过基因控制性状的间接途径实现的，即基因酶的合成产生该非蛋白质类物质的代谢过程性状。 1.（教材P71“正文”改编）现代科学对皱粒性状豌豆的形成给出了一个完整的回答：皱粒豌豆中的DNA插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又导致细胞内淀粉含量降低，游离蔗糖的含量升高。根据以上信息，下列说法不正确的是（　　） A.圆粒豌豆具有淀粉分支酶 B.基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状 C.淀粉分支酶具有分解淀粉的作用 D.淀粉是亲水性很强的大分子有机物 2.题图为人体内基因对性状的控制过程，据图分析，下列相关叙述错误的是（　　） A.基因1和基因2可出现在人体内的同一个细胞中 B.图中过程①需要RNA聚合酶的催化，过程②不需要tRNA的协助 C.过程④⑤的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同 D.过程①②③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 知识点二　基因的选择性表达与细胞分化 1.生物体多种性状的形成，都是以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 为基础的。同一生物体中不同类型的细胞，　　　　都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同。 2.细胞分化的实质：　　　　　　　　。 3.表达的基因的类型 4.基因选择性表达的原因：与基因表达的　　　　有关。 　（1）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，所有的基因都一定表达。（　　） （3）同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果。（　　） （4）不同生物的细胞的形态、结构不同是基因不同造成的。（　　） 探究｜剖析细胞分化的实质 如图是同一人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。 （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？ （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中属于管家基因的是　　　，属于奢侈基因的是　　　　　。 （3）若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若将探针改为检测胰岛素基因的mRNA，则其杂交带状况如何？ 细胞分化剖析 1.（2024·广东珠海高一检测）人的胰岛B细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛B细胞中（　　） A.只有胰岛素基因 B.比人受精卵基因要少 C.有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因 D.既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因 2.下图表示不同细胞中各基因的表达情况，下列相关叙述错误的是（　　） A.细胞分化过程中，细胞内的A、B、C、D、E等基因所携带的遗传信息保持不变 B.D基因指导合成的蛋白质可能是维持细胞基本生命活动所必需的 C.神经细胞和唾液腺细胞中各种细胞器的数量可能出现差异 D.用动物胚胎干细胞可培育出上述几种细胞，该过程体现了细胞的全能性 知识点三　表观遗传及基因与性状的对应关系 　　 1.表观遗传 2.基因与性状间的对应关系 （1）基因控制生物体的性状 （2）生物体的性状还受　　　　　　的影响。 （3）基因与基因、基因与基因表达产物、　　　　　　之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 （教材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。 （1）表观遗传现象由于基因的碱基序列没有发生改变，因此生物体的性状也不会发生改变。（　　） （2）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。（　　） （3）表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体的整个生命活动过程中。（　　） （4）生物体的一个性状有时受一个或多个基因的影响。（　　） 探究｜分析表现遗传的机理与特点 结合教材P73“思考·讨论”提供的资料，讨论并解决下列问题。 （1）资料1中，柳穿鱼植株A和植株B体内的Lcyc基因的碱基序列是否相同？为什么植株A、B花的形态结构出现差异？ （2）植株A和植株B杂交后，F1的花为什么跟植株A相似？F2中为什么有些植株的花与植株B相似？ （3）资料2中，F1小鼠的基因型是Avya，小鼠毛色为什么不是黄色而是表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型？ 1.表观遗传类型的比较 类型 图示 影响基因表达的原理及过程 DNA 甲基化 DNA甲基化，转录就会被抑制，去甲基化基因就开启转录 转录 过程 组蛋白 甲基化 组蛋白甲基化会促进组蛋白与DNA结合，使染色体螺旋化程度提高，从而抑制基因表达；组蛋白去甲基化时，染色体螺旋化程度降低，有利于基因的表达 转录过程 组蛋白 乙酰化 组蛋白乙酰化会促进基因的表达；去乙酰化则会抑制基因的表达 转录 过程 2.表观遗传的类型和特点 1.（2024·福建福州期末）DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，它主要发生在DNA分子中的胞嘧啶上。DNA甲基化可调控基因的活性，即DNA甲基化会抑制基因表达，非甲基化使基因正常表达。据此分析，下列有关叙述正确的是（　　） A.DNA甲基化不改变DNA分子中的碱基排列顺序，不可遗传给后代 B.骨骼肌细胞中，呼吸酶基因处于非甲基化状态 C.DNA分子结构稳定性越差，越易发生DNA甲基化 D.基因高度甲基化后其表达被抑制的原因可能是DNA聚合酶不能与该基因结合 2.（2024·贵州铜仁期末）DNA甲基化修饰的方式有2种：①启动子的甲基化，使启动子与基因阻遏蛋白结合；②DNA序列在甲基化酶的作用下促进胞嘧啶脱氨，再甲基化变成胸腺嘧啶。除了DNA甲基化外，构成染色体的组蛋白还可以发生乙酰化等修饰影响基因的表达。下列叙述错误的是（　　） A.方式②中甲基化酶的作用可降低DNA分子的热稳定性 B.方式①进行的基因甲基化修饰可能抑制基因的转录 C.吸烟可能使人体细胞内DNA的甲基化水平升高 D.以上DNA甲基化的两种类型都属于表观遗传 1.（教材P71“问题探讨”改编）如图是同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。引起叶形差异的主要原因是（　　） A.基因型不同 B.环境因素不同 C.发生表观遗传 D.未发生基因的选择性表达 2.（2024·山东临沂期末）下面关于基因、蛋白质和性状三者关系叙述错误的是（　　） A.基因控制生物体的全部性状 B.基因通过控制蛋白质的合成控制性状 C.基因与性状之间不都是一一对应的关系 D.中心法则总结了遗传信息的传递规律 3.（2024·四川绵阳期中）有人把能够在所有细胞中表达、维持细胞基本生命活动所必需的基因称为“管家基因”，而把只在特定细胞中表达的基因称为“奢侈基因”。下列相关说法错误的是（　　） A.可以认为细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果 B.ATP水解酶、呼吸酶都是管家基因的表达产物 C.人的胰岛素基因和血红蛋白基因都属于奢侈基因 D.细胞分化的过程中奢侈基因的遗传信息发生改变 4.（教材P75“思维训练”改编）遗传学家做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度是25 ℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31 ℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。分析以上实验内容，下列说法错误的是（　　） A.将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在25 ℃的环境中培养，成虫仍将是残翅 B.上述果蝇翅型变化的现象属于表观遗传 C.这种实验现象可能是温度影响了酶的活性造成的 D.果蝇的翅型是基因和环境共同作用的结果 5.（2024·黑龙江牡丹江期末）细胞中有两种DNA甲基化酶，从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其上一个胞嘧啶结合甲基基团，出现半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化，相关过程如图所示。下列叙述正确的是（　　） A.两种甲基化酶使DNA发生不同程度的甲基化，这种变化不能遗传给后代 B.基因的部分碱基序列发生了甲基化，其控制的性状可能发生改变 C.甲基化程度不同会影响DNA的复制和转录 D.不同甲基化酶的作用下，基因的碱基序列改变程度不同 提示：完成课后作业　第4章　第2节 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节　基因表达与性状的关系 知识点一 1.（1）酶的合成　代谢过程　（2）酪氨酸酶　失水 2.（1）蛋白质的结构　（2）CFTR蛋白结构 微思考　提示：二者的原理不同。人体衰老时头发变白，是因为控制黑色素形成的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少。而白化病患者头发变白是由于控制黑色素合成的酪氨酸酶基因异常，使酪氨酸酶根本无法合成，导致该类患者不能合成黑色素，从而表现出白化症状。 概念辨析 （1）√ （2）×　提示：基因对性状的控制有直接控制途径和间接控制途径。 （3）√ 知识点二 1.细胞分化　基因 2.基因的选择性表达 3. 4.调控 概念辨析 （1）√ （2）×　提示：细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此在细胞中有的基因不表达。 （3）√　（4）√ 知识点三 1.􀀁碱基序列　􀀂基因表达　􀀃表型　􀀄甲基化　􀀅组蛋白　􀀆甲基化修饰　􀀇遗传 2.（1）一个基因　多个　多个基因　（2）环境条件 （3）基因与环境 教材挖掘 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，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。 概念辨析 （1）×　提示：表观遗传是指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）√ （3）×　提示：表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 （4）√ 第2节　基因表达与性状的关系 知识点一 重难探究 提示：（1）细胞核　核糖体　（2）血红蛋白分子结构　（3）酪氨酸酶活性降低　（4）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；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。 即学即练 1.C　淀粉分支酶具有合成淀粉的作用，C错误；淀粉是亲水性很强的大分子有机物，圆粒豌豆中淀粉含量多，亲水性强而饱满，D正确。 2.B　人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，基因1和基因2可出现在同一细胞中，A正确；图中过程①为转录，需要RNA聚合酶的催化，过程②为翻译，需要tRNA的协助，B错误。 知识点二 重难探究 （1）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）a　b、c、d （3）提示：A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA。故用胰岛素基因作探针，三类细胞均可形成杂交带；但改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。 即学即练 1.D　胰岛B细胞含有该个体全部的基因，A错误；胰岛B细胞是由受精卵经有丝分裂和细胞分化而来的，所含的基因与受精卵相同，B错误；胰岛B细胞除了含有胰岛素基因，还含有血红蛋白基因和其他基因，C错误，D正确。 2.D　细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此细胞分化过程中，细胞内的A、B、C、D、E等基因所携带的遗传信息保持不变，A正确；D基因指导合成的蛋白质在三种细胞都有，可能是维持细胞基本生命活动所必需的，B正确；从细胞结构水平分析，细胞分化是由于细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变的结果，C正确；细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，因此用动物胚胎干细胞可培育出上述几种细胞，并未得到各种细胞，该过程未体现细胞的全能性，D错误。 知识点三 重难探究 （1）提示：柳穿鱼植株A和植株B体内的Lcyc基因的碱基序列是相同的。植株A和植株B花的形态结构出现差异的原因是植株B体内的Lcyc基因被高度甲基化了，从而不能表达。 （2）提示：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，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1的花与植株A相似。F1自交后，F2出现类似性状分离的现象，因此，少部分植株的花与植株B相似。 （3）提示：因为小鼠的Avy基因的前端有一段特殊的碱基序列，该碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点，当该序列发生甲基化后，Avy基因的表达受抑制，并且甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。 即学即练 1.B　甲基化的基因其碱基序列不会发生改变，但基因的表达却发生了可遗传的改变，可遗传给后代，A错误；骨骼肌细胞需要大量的能量，细胞呼吸强度大，呼吸酶基因正常表达，处于非甲基化状态，B正确；DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团，即DNA分子CG含量越高，越易发生DNA甲基化，C错误；甲基化的基因不能与RNA聚合酶相结合，故无法转录形成mRNA，也就无法进行翻译，最终无法合成相应的蛋白质，从而抑制了基因的表达，D错误。 2.D　DNA序列在甲基化酶的作用下促进胞嘧啶脱氨，再甲基化变成胸腺嘧啶，G和C之间有三个氢键，A和T之间有两个氢键，方式②中甲基化酶的作用是减少G和C的数量，增加A和T数量，氢键数量减少，DNA热稳定性降低，A正确；方式①启动子的甲基化，使启动子与基因阻遏蛋白结合，从而抑制基因的转录，B正确；不良的生活习惯（例如吸烟）可能使人体细胞内DNA的甲基化水平升高，C正确；DNA甲基化的方式②改变了基因中的碱基序列，不属于表观遗传，D错误。 【随堂热练】 1.B　同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态，由于两种叶来自同一个受精卵，所以两种叶片细胞中的基因型是相同的，但是由于环境因素不同，所以两种叶片表现出两种不同的形态，B正确，A、C、D错误。 2.A　生物的性状不仅受基因控制，同时也受环境的影响，即生物体的有些性状不受基因控制，A错误；基因通过控制蛋白质的合成，进而直接或间接控制性状，B正确；基因与性状之间并不都是一一对应的关系，可能一种基因会影响多种性状，也可能一种性状受多对基因控制，C正确；中心法则是指遗传信息从DNA流向DNA，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译，遗传信息也可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA，该法则总结了遗传信息在细胞内的传递规律，D正确。 3.D　只在特定细胞中表达的基因称为“奢侈基因”，细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果，A正确；在所有细胞中表达、维持细胞基本生命活动所必需的基因称为“管家基因”，ATP水解酶、呼吸酶都是管家基因的表达产物，B正确；人的胰岛素基因和血红蛋白基因只在特定细胞中表达，都属于奢侈基因，C正确；细胞分化过程中奢侈基因的遗传信息并不发生改变，D错误。 4.B　残翅性状由基因决定，但也受环境温度影响，故说明基因控制生物体的性状，而性状的形成受环境的影响，该现象不属于表观遗传，B错误。 5.B　DNA甲基化属于表观遗传，能遗传给后代，A错误；基因的部分碱基序列发生了甲基化，影响了基因的表达，因此控制的性状可能会发生改变，B正确；DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶的作用下，将甲基基团添加到DNA分子中的特定碱基上（通常是胞嘧啶）。在DNA复制过程中，甲基化程度一般不会直接影响DNA复制的进行。然而，甲基化程度会显著影响基因的转录，C错误；DNA甲基化不会导致碱基序列发生改变，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $