2025年高考生物一轮复习教案第六单元遗传的分子基础第5课时中心法则细胞分化的本质与表观遗传苏教版

第5课时中心法则、细胞分化的本质与表观遗传

【课标要求】1.阐明中心法则诠释基因与生物性状的关系。2.概述细胞分化的本质。3.阐述表

观遗传及其作用机制。

考点一中心法则诠释基因与生物性状的关系

■归纳夯实必备知识

1.中心法则

(1)提出者：克里克。

(2)补充后的内容图解

复/GNA恚专复「R'ZA翻译平亡所

匕I(DNA♦二二：二一匕八RNA>311<01

制C逆转录制、/

(3)不同类型生物遗传信息的传递

①能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒牛.物遗传信息的传递：

13MA出一RNA-^^一蛋白质

②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)：

第0A型L蛋白质

制Do

③具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)：

RNA理星4GNA3-RNA型匕蛋白质

制L/o

④高度分化的细胞：

DNA黄善R\A邈a蛋白质。

2.基因控制性状的途径

(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)

甘nq控制-re,z,pgV以卜甘1直接控制，1.MnM-

基因----»蛋日质的1结构----»生物性状

(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)

基因侬酶的合成典代谢过程间些制生物性状

完善实例分析如下:

白化病致病机理图解

酪氨酸酶基因——_►酪然酸施基因异常

缺乏

控制

酪氨酸酶

酪公酸山堡但不能将酪氨酸

转变为黑色索

（肤色正常）（白化病）

3.基因与性状的对应关系

‘一个基因一般控制一个性状

＜有时多个基因控制一个性状

有时一个基因影响多种性状

■突破强化关键能力

考向遗传信息传递过程分析

】.图1所示为某种生物细胞「进行的部分生理活动,图2表示中心法则，图中字母代表具体

过程。卜列叙述错误的是（）

d（3NA『蛋门质

图2

A.图1所示过程可在原核细胞中进行，其转录和翻译过程可同时进行

B.图2中过程c和d的产物不同，但涉及的碱基配对方式完全相同

C.图1中的甲和随乙催化形成磷酸二酯键，而酶丙则催化磷酸二酯键的水解

\）.图1体现了图2中的a、b、c二个生埋过程

答案C

解析图1所示过程中转录和翻译同时进行，可在原核细胞中进行，A正确；图2中c为翻

译，d为RNA的复制，都涉及A-U、G-C配对，B正确；酹甲和酷乙分别是DNA聚合酎与RNA

聚合酶，催化形成的都是磷酸二酯键，但酶丙是解旋酶，催化的是氢犍的水解，C错误：图1

体现了图2中的aDNA复制、b转录、c翻译三个生理过程，【）正确。

2.白化病与镀状细胞贫血是诙种常见的人类单基因遗传病，发病机理如图所示。下列有关说

法正确的是（）

黑色素

丽斗"RNA1竺..酸.③~嬴/

-c酪氨酸

基因2工RNA?生血红蛋白业曳正常红纽胞

快常

镰状红细胞

A.①②分别表不转录、翻译，主要发生在细胞核中

B.②过程中发生碱基互补配对，完成该过程需要64种tRNA的参与

C.图中两基因对生物性状的控制方式相同

D.①②两个过程中碱基互补配对的方式不完全相同

答案D

解析②是以RNA为模板，指导蛋白质的合成，表示翻译，翻译发生在细胞质中的核糖体上，

A错误：②过程为翻译过程，由于3种终止密码子没有对应的tRNA,因此tRNA只有61种,

因此.该过程中最多需要61种反密码子的参与.B错误：前者是基因通过控制酷的合成来捽

制代谢过程进而控制生物的性状，后者是基因通过控制蛋白质的结构进而控制生物的性状，C

错误；①为转录过程，转录过程中的碱基互补配对有T—A、A—U、G—C、C—G之间的配对，

而②翻译过程中碱基互补配对的方式有U-A、A-U、G-C、C-G,这两个过程中的碱基互补

配对的方式不完全相同，D正确。

考点二细胞分化的本质与表观遗传

■归纳夯实必备知识

1.细胞分化的本质

(1)细胞分化的本质：基因的选择性表达。

(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.表观遗传及其作用机制

(1)概念：指生物体基因的碱基序列保持不变。而表型发生亘遗饯维的现象。

(2)作用机制：基因组表观遗传修饰

①D\A甲基化：主要发生在基因组DNA上某些区域的胞喳哩上，它的第5位碳原子和甲基之

间通过共价键结合,被修饰为5一甲基胞喀噬。

②组蛋白修饰：指在生物体内不同鳖的作用下，在核小体的组蛋白王回氢蔓酸中加上多种化

学基团的现象。

【热图分析】下图为人体内基因对性状的控制过程：

黑色素

［基因I}LRNAI巨酪氨酸海I

k——酪氨酸

性f2p^RNA2生血红蛋白旦一正常红细胞

;⑤

糠状红细胞

（1）①②③说明基因通过控制箭的合成来控制代谢过程，进而控制生.物性状。

⑵①②④⑤说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。

■突破强化关键能力

考向表观遗传及细胞分化的本质

3.下列关于表观遗传的说法，不正确的是（）

A.表观遗传的分子生物学基础是D、A的甲基化等

B.表观避传现象中，牛物表型发生变化是由于基因的碱基序列改变

C.表观遗传现象与外界环境关系密切

D.DNA甲基化的修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型

答案B

解析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。这一现象出现的原因是DNA的甲基化，染色体上的组蛋白发生甲基化、乙酰化等，A

正确，B错误：外界环境会引起细胞中DNA甲基化水平变化，从而引起表观遗传现象的出现,

C正确；DNA甲基化的修饰可以通过配子传递给后代，使后代出现同样的表型，D正确。

4.（2023•江苏上冈高级中学高三模拟）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，DNA甲基化是其中的机制之一。研究发现小鼠体内一

对等位基因A和a（完全显性），位于卵子时均发生甲基化，且在子代不能表达；但A和a基

因在精子中都是非甲基化的，传给子代后都能正常表达。卜.列有关叙述错误的是（）

A.DNA甲基化修饰后转录可能受阻

B.雄鼠体内可能存在相应的去甲基化机制

C.抑癌基因的过度甲基化修饰将抑制肿瘤的发生

D.基囚型为Aa的小鼠随机交配，了•代性状分离比约为1：1

答案C

解析抑癌基因过度甲基化导致基因不能表达，会导致细胞无限分裂出现肿瘤，C错误。

5.取同一生物个体的不同类型细胞，检测其基因表达，结果如下图。下列分析正确的是（）

2匚匚二二二二二

基3■1

因4二二二二二二二

5________________

6I□I□I

abcdefg

细胞类型

□表达□未表达

A.基因1〜6中控制ATP水解酶合成的基因最可能是基因3

B.细胞a〜g中生理功能最为近似的应该是细胞b和细胞e

C.组成1〜6基因的脱氧核甘峻种类、数量和排列方式均不同

D.a〜g各个细胞中染色体上所含基因的种类和数量完全不同

答案B

解析任何细胞生命活动都需要ATP供能，所以a〜g的细胞中都能合成ATP水解酶，应该对

应基因2,A错误；功能越相似的细胞，含有的蛋白质种类越相似，表达的基因越相似，所以

b、e细胞的功能最为相似，B正确；基因不同的原因是脱氧核甘酸的数量和排列方式不同，C

错误；题图中a〜g细胞来自同一生物体，所以细胞内染色体上基因的种类和数量相同，D错

误.

重温高考真题演练

1.（2020•全国IH,1）关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是（）

A.遗传信息可以从DNA流向KNA,也可以从RNA流向蛋白质

B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽

C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等

D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子

答案B

解析根据中心法则可知，DNA可以经过转录形成RNA,即遗传信息从DNA流向了RNA,RNA

可以作模板进行翻译，即遗传旨息从RNA流向了蛋白质，A项正确：转录形成的RNA有三种，

即mRNA、tRVA和rR\A,其中可以编码多肽的只有mRNA,B项错误；基因是有遗传效应的DM

片段，所以细胞中DNA分子的版基总数大于所有基因的碱基数之和，两者不相等，C项正确：

转录是以基因为单位进行的，一个DM分子中含有多个基因，所以染色体DNA分子中的一条

单链可以转录出不同的RNA分子，D项正确。

2.（2017•全国III,6）下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是（）

A.两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同

B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的

C.0型血夫妇的了•代都是0型血，说明该性状是由遗传因素决定的

D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的

答案I）

解析表型是具有特定基因型为个体所表现出的性状，是由基因型和环境共同决定的，所以

两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同，A正确；叶绿素的合成需

要光照，某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，说明这种变化是由环境造成的，B正确：0

型血夫妇的基因型为ii，其子代都是。型血（ii），说明该性状是由遗传因素决定的，C正确；

高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该高茎豌豆是杂合子，日交后代出现性状分离，不能

说明该相对性状是由环境决定的，D错误。

3.(2021•天津，17)黄瓜的花有雌花、雄花与两性花之分(雌花：仅雌蕊发育：雄花：仅雄

蕊发育；两性花：雌雄蕊均发17)。位于非同源染色体上的尸和V基因均是花芽分化过程中乙

烯合成途径的关键基因，对黄瓜花的性别决定有重:要作用。尸和“基因的作用机制如图所示。

(“雌蕊发育

F----乙烯

激冰M—►乙烯上一雄蕊发育*

(+)促进㈠抑制*未被乙烯抑制时雄您可正常发育

(1)必基因的表达与乙烯的产生之间存在(填“正”或'；负")反馈，造成乙烯持续积

累，进血抑制雄蕊发TN

(2)依据户.和"基因的作用机制推断，FFMM基因型的黄瓜植株开雌花，FFmm基因型的黄瓜植

株开________花。当对FFmm基因型的黄瓜植株外源施加_________(填“乙烯抑制剂”或

“乙烯利”)时,出现雌花。

(3)现有FFMM、ffMM和FFmm三种基因型的亲本，若要获得基因型为ffmm的植株，请完成如

下实验流程设计。

P母本x父本

基因型：|基因型：

F.

I对部分植株施加适量_______

|0

ffmm

答案⑴正(2)两性乙烯利(3)母本：FFnun父本：ffMM乙烯抑制剂

4.(202()•江苏，30)研窕发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而

调控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：

(1)丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱痰形成乙酰辅萌A,再彻底分解成和［H］。［H］经

一系列更象反应与________结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。

(2)线粒体中产生的乙酰辅酎A可以进入细胞核，使染色质中与________结合的蛋白质乙酰

化，激活干扰素基因的转录。

(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到中，激活NFAT等调控转录的蛋白

质分子，激活的NFAT可穿过进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成

的_____分子与核融体结合，经________过程合成白细胞介素。

（4）T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是______________。

答案（1）CO202（2）DNA（3）细胞质基质核孔mRNA翻译（4）提高机体的免疫能力

解析（1）有氧呼吸过程中，丙酮酸在线粒体中先经氧化脱拔形成乙酰辅酶A,再被彻底分解

为加和［H］,产生的［H］在线粒体内膜上与①结合产生水和大量的能量，同时产生自由基。

（2）染色质主要由DNA和蛋白质构成，线粒体中产生的乙酰辅酶A进入细胞核后，会使染色质

中与DNA结合的蛋白质乙酰化，削弱蛋白质与DNA的结合能力，从而使DNA解螺旋，激活干

扰素基因的转录。（3）线粒体内产牛的自由基穿过线粒体膜进入细胞质基质中,可以激活NFAT

等调控转录的蛋白质分子，即NFAT是蛋白质，蛋白质通过核孔进出细胞核，所以NFAT可以

通过核孔进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录产生的mR\A通过核孔进入细胞质基

质后可以与其中的核糖体结合，进行翻译过程合成相应的白细胞介素。（4）由题意可知，T细

胞内乙酰辅萌A和自由基调控核基因的表达，可以促进合成干扰素和白细胞介素，干扰素具

有抗病甫等功能，白细胞介素是一种细胞因子，能够促进淋巴纤胞的增殖、分化，从而提高

机体的免疫能力。

五分钟।查落实■，……■一।

一、易错辨析

1.基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状（X）

2.基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的（J）

3.细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转（J）

4.在一个细胞中所含的基因都一定表达（X）

5.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（X）

6.表观遗传现象比较少见,不能普遍存在了生物体整个生命活动过程中（X）

二、填空默写

1.科学家克里克于1957年提出了中心法则:遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的复制；

也可以从DNA流向RVA,进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和蝇。随着研究的不断深入，

科学家对中心法则作出了补充，请写出完善后的中心法则：

曾QJA「竺二景'GNA上力妥白质

制逆转录制^

2.基因、蛋白质与性状的关系

⑴基因控制性状的两条途径:基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而间接控制生物性状;

基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。

（2）基因与性状的数量对应关系：一对一、一对多、多对一。

3.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。例如，基因

组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关;一个蜂群中，蜂士和_L蜂都是

由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传也在其

中发挥了重要作用。

4.基因组衣观遗隹修饰具有DNA甲基化和组蛋白修饰两种重要形式。

5.基因通过其表达产物一一蛋白质来控制性状,细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低

都是受到调控的。细胞分化的本质是基因选择性表达的结果,表观遗传能够使生物体在基因

的碱基序列丕变的情况下发生可遗传的性状改变。

课时精练

一、单项选择题

1.下图是中心法则示意图，下列叙述错误的是（）

丽卜A（里因）.二2RGA’蛋白质（性状）

A.有细胞结构的生物基因突变主要发生在⑤过程中

B.已停止分裂的细胞仍可进行①④过程

C.能进行②或③过程的生物通常不含DNA

D.HIV主要在T淋巴细胞中完成③过程

答案I）

解析HIV为逆转录病毒，不能进行③过程，D错误。

2.肠道病毒EV71为单股正链（+RNA）病毒，是引起手足口病的病原体之一。下图为EV71在

宿主细胞内增殖的示意图，一RKA是与+RNA互补的单链，③为翻译。下列叙述正确的是（）

「衣壳

EV71-①②

L+RNA----RNA+RNA

③/'、.......*-EV71

人_______'L衣壳」

八二:一-、掰化

蛋白酶衣壳蛋白N

I

A.①过程开始时，N首先与RNA上起始密码子结合

B.N是催化①与②过程的逆转录酶

C.①与②过程需要的原料基本相同

D.③过程需RNA聚合前的催化

答案C

解析①过程是+RNA形成一RNA的过程，N不与RNA上起始密可子结合，A错误；逆转录前

是作用于以R\A为模板合成DNA的逆转录的过程，B错误；①与②过程的产物都是RNA,且互

为互补链，故需要的原料基本相同，C正确；③过程是RNA作模板合成蛋白质的过程，不需

RNA聚合酶的催化,D错误。

3.囊性纤维化是由编码细胞质膜上CFTR蛋白（主动转运氯离子的载体蛋白）的基因发生突变

引起的，该突变导致CFTR蛋占在第508位缺少苯丙氨酸，进而导致氯离子运输障碍，使得氯

离子在细胞内积累。下列有关该病的叙述，错误的是（）

A.该病例说明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

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.氯离子在细胞内积累会导致细胞内液渗透压上升使水分子出细胞受阻碍

D.编码CFTR带白的基因存在多种突变形式,体现了基因突变的随机性

答案D

解析编码CFTR蛋白的基因存在多种突变形式，体现了基因突变的不定向性，D错误。

4.如图为人细胞内基因1、基因2与相关性状的关系筒图，卜.列叙述错误的是（）

镰状红细胞

因

血红②丝基

蛋白-X1上

酪

黑

氨

I④色

稀

正常红细胞券

A.通常情况3同一个体正常体细胞中存在基因1与基因2

B.图中遗传信息传递途径为DNAfR'A一蛋白质

C.白化病患者表现出白化症状的根本原因是图中的酪氨酸菊活性下降

D.控制镰状细胞贫血的基因是通过基因突变产生的，基因突变能产生新基因

答案C

解析白化病是人体不能合成酪氨酸酶或所合成的酶活性低，导致黑色素不能合成或合成量

少，患者患病的根本原因是体细胞中缺少能编码有活性酪氨酸前的正常基因，C错误。

5.（2023•盐城市高三第一次调研）纯种黄色（HH）小鼠与纯种黑色（hh）小鼠杂交，子一代小鼠

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。研究表明，H基因上有一段

特殊的碱基序列，该序列有多个位点可发生甲基化修饰（如图所示）。当没有发生甲基化时，H

基因可正常表达，小鼠为黄色。反之，H基因表达就受到抑制，FI发生甲基化的位点越多，

基因表达被抑制的效果越明显。结合上述信息，卜列叙述错误的是（）

CH3

5*—।------（—3，5'|।3'

CG甲荔化CG

GC*GC

3'-1------1—5'31-------1-5'

A.此实验表明基因型与表型之间的关系，并不是简单的一一对应关系

B.甲基化修饰导致H基因的碱基的排列顺序发生改变，产生了不同的等位基因

C.基因型为Hh的小鼠体毛的额色随H基因发生甲基化的位点的增多而加深（黑）

I）.纯种黄色小城与纯种黑色小眼杂交，止常情况卜子一代小城的基因型都是Hh

答案B

解析由题意可知，甲基化修饰没有导致H基因的碱基的排列顺序发生改变，不产生等位基

因，B错误。

二、多项选择题

6.链泡霉精氨酸依赖型菌株合成精氨酸的生化途径如下图所示，其中基因argl、arR2.arg3

分别控制酶1、酶2和酶3的合成。下列叙述错误的是（）

arglarg2arg3

III

前体上二鸟氨酸二瓜氨酸精氨酸

A.基因argl的表达会影响基因arg2的表达

B.链抱骞精氨酸的合成受多个基因的控制

C.某菌株的基因arg2突变后，需要供应鸟氨酸才能生长

D.若供应鸟氨酸和瓜氨酸后南株均不能生长，可能为前体到鸟氨酸的反应受阻

答案ACD

解析基囚的表达是独立的，基囚argl的表达不会影响基囚arg2的表达，A错误：某菌株

的基因arg2突变后，需要供应瓜氨酸才能生长，C错误；若供应鸟氨酸和瓜氨酸菌株均不能

生长，说明瓜级酸合成精氨酸的反应受阻，D错误。

7.（2023•江苏苏北四市高三期末）V-甲基腺喋畛（m'A）是真核生物mRNA甲基化修饰形式之

一。在斑马鱼体内，可检测到m6A甲基转移赭（mettl3）水平较高，缺失mettl3后，胚胎发育

相关的mRNA水平显著升高，但mA的水平显著下降。下列有关叙述正确的是（）

A.m为修饰改变了斑马鱼的遗传信息

B.m'A修饰能促进基因的表达

C.mA修饰可能促进mRNA的水解

D.mfiA修饰与基因表达的调控相关

答案CD

解析m%修饰的是mRNA,没有改变斑马鱼的遗传信息，A错误；由题意可知，缺失melll3

后，胚胎发育相关的mRNA水平显著升高，但一A的水平显著下降，因而m“A修饰能抑制基因

的表达，B错误；由题意可知，胚胎发行相关的mRNA水平显著升高，m%的水平显著下降，

因而n?A修饰可能促进mRNA的水解，C正确：m%修饰可能促进mRNA的水解，即响翻译过程，

使蛋白质无法合成，从而m%修饰与基因表达的调控相关，D正确。

8.研究发现，如果环境中缺乏色级酸，细菌需要自己合成：如果环境中有充足的色氨酸，细

菌会减少或停止色氨酸的合成,该过程中色氨酸合成相关酎的基因表达调控过程如下图所示。

下列叙述错误的是（）

色氨酸it低,无抑制色俱酸雄高,抑制

RNA芭

转录

trpRtrP°-P-c>trpEDCBA聚合酶

mRNA/、7RNAmRNAt…

6-*w1阻遏物

C)号。一聚体

阻遏汾

阻遏物见遇物单体比？色奴酸

单体二聚体阻遏物二聚体

A.细菌转录时，DNA—RNA杂交区域最多会有5种核甘酸

B.当环境中色氨酸缺乏时，相关基因能止常表达出细胞中合成色氨酸所需要的酶

C.当环境中色氨酸充足时，色氨酸会结合到RNA聚合酶结合位点以阻止基因转录

【).基因表达调控对于细菌更好地适应环境、避免物质和能量的浪费等具有重要意义

答案AC

解析细菌转录时，DNA-RNA杂交区域最多会有4种脱氧核糖核甘酸和4种核糖核甘酸，即

8种核甘酸，A错误：据图分析，当环境中色级酸缺乏时，阻遏物无法与RNA聚合酶结合位点

结合，基因能够正常表达，B正确；据图可知，当环境中色氨酸充足时，色氨酸与阻遏物二

聚体结合后，阻遏物二聚体结合到RNA聚合酶结合位点以阻止基因转录，C错误：基因表达

调控如本题可以使细菌在色氨吸充足时减少或停止色氨酸的合成，避免物质和能量的浪我，

使细菌更好地适应环境，D正确。

三、非选择题

9.图甲、乙为真核细胞中蛋白质合成过程示意图。请据图回答下列问题:

致病基因

过程①-物质a

一物质b

过程②-物质b

异常9肽链

异港构成I

蛋白质

(1)图甲中过程①发生的场所主要是0

这一致病基因通过控制直接控制生物体的性状。过程②中核糖体移动的方向是

_(填字母：A.从左到右B.从右到左)。

(2)若图甲中异常多肽链中有一段氨基酸序列为“一脯氨酸一苯丙氨酸一”，携带肺氨酸和苯

丙氨酸的tRNA