江苏高考生物一轮复习第29讲　中心法则、基因表达与性状的关系学生用

第29讲中心法则、基因表达与性状的关系【课标要求】1.概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现；2.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1中心法则考点透析1.提出者：克里克。2.中心法则总表达式及例析(1)总表达式(2)例析(“信息流”，了解即可，重点关注识图分析)解疑释惑(1)根据双链和单链，可判断图中①⑧为过程，②⑤⑨为过程，为DNA复制过程，为RNA复制过程，⑦为过程。(2)若甲、乙、丙为病毒，则甲为，如T2噬菌体；乙为复制型RNA病毒，如新冠病毒；丙为，如HIV。3.中心法则功能(1)信息传递功能：过程体现了遗传信息的传递功能，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中；是以RNA作为遗传物质的生物亲代与子代之间遗传信息的传递功能。(2)信息表达功能：过程共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育过程中；逆转录过程表示了部分以作为遗传物质的病毒(如HIV)以RNA为模板合成DNA的过程，是RNA中遗传信息表达的首要步骤。此类生物营寄生生活，必须在宿主细胞中完成其遗传物质的信息表达，所以需先通过逆转录过程形成DNA，整合在宿主DNA中，再进行转录和翻译过程。逆转录酶伴随着病毒的RNA一起侵染宿主细胞。典题说法考向1对中心法则的理解(2024·南京五校联考)中心法则是遗传信息在细胞内的生物大分子间转移的基本法则，过程如图所示。下列相关过程的对应关系，错误的是()选项原料酶a链b链A脱氧核苷酸DNA聚合酶DNADNAB脱氧核苷酸DNA连接酶RNADNAC核糖核苷酸RNA聚合酶DNARNAD核糖核苷酸RNA复制酶RNARNA深度指津中心法则与基因表达的关系考向2结合病毒情境考查中心法则下图为四种病毒侵染人体相应细胞后的增殖过程，请回答下列问题：单纯疱疹病毒(双链DNA病毒)乙肝病毒(双链DNA病毒)脊髓灰质炎病毒(正链RNA病毒)艾滋病病毒(正链RNA病毒)(1)过程①需要的原料是，催化过程②的酶是。(2)乙肝病毒感染肝细胞后，一般很难根除，原因是。治疗乙肝时，通过药物抑制过程③比抑制过程④的副作用小，这是因为。(3)脊髓灰质炎病毒的＋RNA除了参与病毒组成外，还具有的功能有。假设脊髓灰质炎病毒基因组＋RNA含有a个碱基，其中G和C占碱基总数的比例为b。则以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA，共需要含碱基A和U的核糖核苷酸个。(4)逆转录酶在过程⑤⑥中发挥重要作用，由此可判断逆转录酶的作用有(填标号)。①催化DNA链的形成②催化RNA单链的形成③切割DNA分子(2025·淮安一联)研究表明猪内源性逆转录病毒(PERV)能够将自己的基因整合到猪基因组中，如图是PERV的生活史示意图。有关叙述正确的是()A.受体与PERV结合说明细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能B.过程①②③④都需要模板、原料、能量和酶C.分别用35S和32P标记PERV的蛋白质和RNA以探究其遗传物质D.过程④需要猪细胞提供的核糖体和tRNA等考点2基因表达与性状的关系考点透析知识1基因表达产物与性状的关系1.基因对性状的两个控制途径2.[连线]实例(1)囊性纤维化是一种遗传病，病因是蛋白——CFTR蛋白基因3个碱基，导致CFTR蛋白第508位缺少苯丙氨酸，使得该变化，导致Cl－转运异常，从而使患者支气管黏液增多、堵塞。(2)白化病的致病机理是编码酪氨酸酶的基因异常，导致缺乏，不能合成黑色素。(3)豌豆皱粒性状的形成是因为编码淀粉分支酶的基因被一段插入打乱，淀粉酶异常，导致具有保水作用的淀粉含量降低。知识2基因的选择性表达与细胞分化1.基因类型：①在细胞中都能表达的基因，即管家基因；②只在细胞中特异性表达的基因，即奢侈基因。2.细胞分化的本质：。(详见第20讲)3.基因的选择性表达与基因表达的调控有关。4.细胞分化的标志(1)分子水平：合成了某种细胞特有的，如唾液淀粉酶、胰岛素等。(2)细胞水平：形成不同种类的。知识3表观遗传1.概念：生物体基因的保持不变，但基因表达和表型发生变化的现象。2.实例：柳穿鱼花形的遗传、某种小鼠毛色的遗传、蜂王和工蜂。3.类型：表观遗传的现象有很多，已知的有、组蛋白修饰、染色体重塑、染色体失活、基因组印记、母体效应、基因沉默、核仁显性和RNA编辑等。深度指津(1)表观遗传普遍存在于生物的的整个生命过程中。(2)表观遗传可以通过有丝分裂和传递被修饰的基因。表观遗传(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传规律。(3)表观遗传属于变异，但是可逆转的，如甲基化←→去甲基化，乙酰化与去乙酰化。(4)表观遗传一般是影响基因的过程，进而影响蛋白质的合成。(5)与表型模拟的比较①相同点：都是由引起的性状改变，都没有改变。②不同点：表观遗传的表型是可遗传的，表型模拟引起的性状改变是不可遗传的。知识4基因与性状的关系1.基因和性状之间不是简单的一一对应关系(1)由图示看出，基因在染色体上呈排列。(2)基因与性状的数量关系①由图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号基因分别控制性状A、B、C可判断，多数情况下，一个基因控制一种性状。②由图中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号基因共同控制性状D看出，一种性状可受到基因影响。③由图中基因Ⅷ控制性状E、F、G、H可知，一个基因可控制性状。(3)生物的性状是共同作用的结果。基因型相同，表型可能不同；基因型不同，表型可能相同。2.基因表达与性状关系的复杂性基因与基因、基因与、基因与环境之间存在着复杂的，精细地调控着生物体的性状。典题说法考向1基因对性状的控制(2024·江苏卷)我国科学家利用人的体细胞制备多能干细胞，再用小分子TH34成功诱导衍生成胰岛B细胞。下列相关叙述错误的是()A.基因选择性表达被诱导改变后，可使体细胞去分化成多能干细胞B.在小分子TH34诱导下，多能干细胞发生基因突变，获得胰岛素基因C.衍生的胰岛B细胞在葡萄糖的诱导下能表达胰岛素，才可用于移植治疗糖尿病D.若衍生的胰岛B细胞中凋亡基因能正常表达，细胞会发生程序性死亡(2024·宿迁泗阳中学)白化病和黑尿病都是因为酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液中因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。下图表示人体内与之相关的一系列生化过程，据图分析不正确的是()A.并非人体所有细胞都含有酶BB.黑尿病患者酶D存在缺陷，酶B和酶C正常C.白化病和黑尿病说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状的D.图中代谢过程可说明一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制考向2表观遗传(2024·江苏卷)图示果蝇细胞中基因沉默蛋白(PcG)的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是()A.PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，抑制了基因表达B.细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起C.DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录D.图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制(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，即使一直喂食花蜜和花粉，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配套精练第29讲中心法则、基因表达与性状的关系一、单项选择题1.(2024·南京、盐城一模)下列关于基因表达调控的叙述，正确的是()A.DNA甲基化通过改变互补碱基之间的氢键数目和配对方式影响基因转录B．构成染色体的组蛋白若发生乙酰化或甲基化修饰，都能激活相应基因表达C．一些非编码微RNA具有组织特异性和时序性，只在特定的组织或发育阶段调控基因表达D．同卵双胞胎表型差异与蜂王和雄蜂表型差异均属于表观遗传现象2.(2024·河北卷)某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如表所示，下列叙述正确的是()碱基种类ACGTU含量/%31.220.828.0020.0A.该病毒复制合成的互补链中G＋C含量为51.2%B．病毒的遗传物质可能会引起宿主DNA变异C．病毒增殖需要的蛋白质在自身核糖体合成D．病毒基因的遗传符合分离定律3.(2022·河北卷)下列关于中心法则相关酶的叙述，错误的是()A．RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键B．DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C．在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA4.(2024·连云港一调)组蛋白乙酰化可破坏染色质中组蛋白和DNA之间的紧密结合。下列相关叙述正确的是()A.组蛋白乙酰化程度与基因转录活性负相关B．组蛋白去乙酰化酶抑制剂可用于抑制肿瘤生长C．组蛋白去乙酰化酶在启动子上的富集通常与转录激活有关D．组蛋白乙酰化是原核生物中一种重要的蛋白质翻译后修饰方式5.(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6.(2024·南京六校联合调研)囊性纤维病由编码细胞膜上CFTR蛋白(主动转运氯离子的载体蛋白)的基因发生突变引起，该突变使得CFTR蛋白在第508位缺少了苯丙氨酸，进而导致氯离子运输障碍，使得离子在细胞内积累。下列有关该病的叙述，不正确的是()A．该病例说明了基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状B．CFTR蛋白缺少了苯丙氨酸，说明编码的基因发生了碱基对的缺失C．编码CFTR蛋白的基因存在多种突变形式，体现了基因突变的随机性D．氯离子在细胞内积累会导致细胞内液渗透压上升，致使细胞排出水分子受阻7.(2024·黑吉辽卷)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8.(2024·泰兴、兴化调研)胞嘧啶甲基化后的DNA能够结合MeCP2等蛋白质，影响基因的表达。TET酶能向甲基胞嘧啶上添加羟基形成5－羟甲基胞嘧啶，MeCP2蛋白不能再与之结合，含5－羟甲基胞嘧啶的基因被当作未甲基化的基因进行阅读。下列相关叙述错误的是()A．MeCP2的合成需要细胞核和细胞质协同完成B．MeCP2等能阻止RNA聚合酶与启动子的结合C．TET酶能提高胞嘧啶甲基化基因的表达水平D．MeCP2不能结合到MeCP2基因上抑制其表达9.(2024·南京、盐城期末)2023年10月2日，卡塔琳·卡里科、德鲁·魏斯曼获得诺贝尔生理学或医学奖。他们注意到树突状细胞将体外转录的mRNA识别为外来物质，导致树突状细胞的激活和炎症信号分子的释放，引发炎症反应。将碱基修饰mRNA输送到树突状细胞，炎症反应几乎完全消失，具体过程如下图所示。下列叙述正确的是()A.碱基修饰mRNA可能涉及对胸腺嘧啶等碱基修饰B．碱基修饰改变mRNA中碱基排列顺序C．碱基修饰mRNA指导树突状细胞炎症信号分子合成D．碱基修饰mRNA既减少炎症反应，又增加相关蛋白质含量10.(2024·重庆卷)某种海鱼鳃细胞的NKA酶是一种载体蛋白，负责将细胞内的Na＋转运到血液中，为研究NKA与Na＋浓度的关系，研究小组将若干海鱼放在低于海水盐度的盐水中，按时间点分组取样检测，部分结果见下表。结合数据分析，下列叙述错误的是()时间/hNa＋浓度(单位略)NKA表达(相对值)NKA酶的相对活性血液鳃细胞mRNA蛋白质0320151.01.01.00.5290151.51.00.83220150.61.00.66180150.40.40.412180150.20.20.4A．NKAmRNA和蛋白质表达趋势不一致是NKA基因中甲基化导致的B．本实验中时间变化不是影响NKA基因转录变化的直接因素C．NKA酶在维持海鱼鳃细胞内渗透压平衡时需要直接消耗ATPD．与0h组相比，表中其他时间点的海鱼红细胞体积会增大二、多项选择题11.(2025·如皋期初)鼠的灰色(A)对褐色(a)是一对相对性状，被甲基化修饰的基因不能表达。下列相关说法错误的有()A．DNA甲基化多数发生在碱基鸟嘌呤上B．基因印记在亲代减数分裂过程中建立C．亲代雄鼠中的A基因来自其母方D．子代小鼠表现为灰色∶褐色＝3∶112.(2024·海安期初)印记基因是指仅一方亲本来源的同源基因表达，而来自另一亲本的则不表达的基因。小鼠常染色体上的等位基因A＋、A－的来源及表型如表所示，A＋对A－为显性。已知，A＋基因中的印记控制区碱基序列(ICR)甲基化后不能与CTCF蛋白结合，此时CTCF蛋白便与A＋基因的启动子结合，使基因表达。相关叙述错误的有()小鼠基因来源小鼠表型雌性小鼠甲母源A＋父源A－与A＋基因纯合子表型相同雄性小鼠乙母源A－父源A＋与A－基因纯合子表型相同A．CTCF蛋白直接参与了A＋基因的翻译过程B．形成卵细胞时A＋基因中ICR会发生去甲基化现象C．小鼠甲、乙交配得到F1，F1中表现为显性性状的小鼠占3/4D．基因印记导致的遗传现象属于表观遗传，A＋和A－遵循基因的分离定律13.(2024·盐城考前指导)细胞核内组蛋白乙酰化与去乙酰化过程处于动态变化中。组蛋白乙酰化或去乙酰化能改变组蛋白净电荷，影响DNA与核小体的结合状态及核小体结构，进而激活或抑制基因转录(如下图)。下列有关叙述正确的有()HAT：组蛋白乙酰化转移酶HDAC：组蛋白去乙酰化酶TF：转录因子TATA框：启动子中RNA聚合酶结合位点Ac：乙酰基注：乙酰基为乙酸分子中去掉羟基后，剩下的负一价基团。A．组蛋白乙酰化会使组蛋白所带正电荷增加，从而影响核小体结构B．TATA框中含有较多的A－T碱基对，由于氢键数较少，易于解旋C．胰岛A细胞中，呼吸酶基因处组蛋白乙酰化程度高于胰岛素基因处D．HAT或HDAC的表达和活性异常均可能导致癌症的发生三、非选择题14.(2024·盐城期中节选)如图是遗传信息在生物大分子间传递的示意图。图中字母表示物质，编号表示过程。请回答下列问题：(1)真核生物中过程②需要的原料是。过程④和⑤的名称分别为、。与过程①相比，过程③特有的碱基互补配对方式是。根尖分生区细胞可以发生图示过程(填图中序号)。(2)DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶(Dnmt)的作用下将甲基(—CH3)选择性地添加至DNA上的过程，是一种基本的表观遗传学修饰，DNA甲基化会抑制基因表达过程中的步骤，这种现象(填“能”或“不能”)遗传给后代。(3)已知蜂王的基因组甲基化程度低于工蜂，注射DnmtsiRNA能使Dnmt基因表达沉默，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。①实验思路：取多只生理状况相同的雌蜂幼虫，均