2027届高考生物一轮复习讲义-大概念5第26讲基因表达与性状的关系

第26讲基因表达与性状的关系课标要求1.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。考情分析1.基因表达产物与性状的关系2025·湖北卷，3；2024·重庆卷，12；2024·山东卷，15；2023·湖南卷，82.表观遗传2025·福建卷，7；2025·广西卷，11；2025·江苏卷，15；2025·河南卷，14；2025·云南卷，16；2024·广西卷，12；2024·海南卷，13；2024·贵州卷，5；2024·江苏卷，15；2024·黑吉辽卷，9；2024·甘肃卷，6；2024·广东卷，10；2023·福建卷，7；2023·河北卷，7；2023·湖北卷，13；2023·海南卷，11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途径(1)方式1：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。实例：皱粒豌豆的形成机制、白化病病因分析(2)方式2：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。实例：镰状细胞贫血、囊性纤维化病因分析2.基因的选择性表达与细胞分化(1)基因类型①在所有细胞中都表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合酶基因。②只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。(2)细胞分化的本质：基因的选择性表达(如图所示)。注：灰色代表表达的基因，即处于活化状态；白色代表不表达的基因，即处于关闭状态。(3)细胞分化的结果①分子水平变化：同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同。②细胞水平变化：细胞具有不同的形态和功能。考向基因表达产物与性状的关系[科学思维]1.(2025·湖北卷，3)我国科学家对三万余株水稻进行筛选，成功定位并克隆出耐碱－耐热基因ATT，发现该基因编码GA20氧化酶，从而调控赤霉素的生物合成。适宜浓度的赤霉素通过调节SLR1蛋白的含量，能减少碱性和高温环境对植株的损伤。下列叙述错误的是()A.该研究表明基因与性状是一一对应关系B.ATT基因通过控制酶的合成影响水稻的性状C.可以通过调节ATT基因的表达调控赤霉素的水平D.该研究成果为培育耐碱－耐热水稻新品种提供了新思路答案A解析根据题意，研究发现的ATT基因编码GA20氧化酶调控赤霉素的生物合成，进而影响水稻耐碱性和耐高温两个方面的性状，说明一个基因可以影响多个性状，A错误；ATT基因编码GA20氧化酶，GA20氧化酶参与调控赤霉素的生物合成，从而影响水稻的相关性状，说明ATT基因通过控制酶的合成影响水稻的性状，可以通过调节ATT基因的表达来调控GA20氧化酶的合成量，进而调控赤霉素的水平，B、C正确；成功定位并克隆出耐碱－耐热基因ATT，为培育耐碱－耐热水稻新品种提供了新思路，D正确。2.(2026·西工大附中调研)管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，奢侈基因是指不同类型的细胞特异性表达的基因。基因的选择性表达与DNA的甲基化(将甲基从活性甲基化合物上转移到特定部位的碱基上)有关，甲基化能关闭某些基因。下列叙述错误的是()A.管家基因结构应保持相对稳定，且一般情况下持续表达B.管家基因的表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的C.有些奢侈基因的表达产物赋予各种类型细胞特异的形态结构D.DNA的甲基化过程改变了碱基种类与数量，使细胞呈现多样化答案D解析题中显示管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，可见，管家基因结构在细胞中应保持相对稳定，且一般情况下持续表达，A正确；管家基因在所有细胞中都会表达，可见其表达的产物应该是维持细胞基本生命活动必需的，B正确；有些奢侈基因的表达产物赋予不同类型细胞特异的形态结构和功能，如胰岛素基因是奢侈基因，其表达过程赋予胰岛B细胞特定的结构和功能，C正确；DNA甲基化是在相关酶的作用下将甲基选择性地添加到DNA上的过程，这不会改变DNA中碱基的种类与数量，但会使基因的表达和表型发生遗传学改变，D错误。考点二表观遗传1.表观遗传2.基因与性状间的关系(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eq\o(→,\s\up7(控制))一种性状(某些性状受单基因控制)；②一个基因eq\o(→,\s\up7(控制))多种性状(如基因间相互作用)；③多个基因eq\o(→,\s\up7(控制))一种性状(如身高、体重等)。(2)生物体的性状也不完全是由基因决定的，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。[创新拓展]表观遗传的类型和基因表达的调控1.表观遗传类型的比较类型DNA甲基化组蛋白甲基化组蛋白乙酰化图示影响基因表达的原理及过程DNA甲基化，转录就会被抑制，去甲基化基因就开启转录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转录过程转录过程2.基因表达的调控(1)原核生物基因表达的调控——以乳糖操纵子为例大肠杆菌在有乳糖与没有乳糖时，可以通过乳糖操纵子的调控来合理利用营养。(a)无乳糖，阻遏蛋白有活性，操纵子关闭(b)乳糖存在，阻遏蛋白失活，操纵子开启(2)真核生物基因表达的调控①转录水平的调控——如DNA甲基化、组蛋白乙酰化②转录后水平的调控——以选择性剪接为例③翻译水平的调控——如RNA干扰考向1表观遗传现象[生命观念]1.(2024·广东卷，10)研究发现，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfh1的表达，导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于()A.基因突变 B.染色体变异C.基因重组 D.表观遗传答案D解析组蛋白修饰属于表观遗传的范畴，D符合题意。2.(2024·黑吉辽卷，9)如图表示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答案C解析由题图可知，酶E的作用是催化DNA甲基化，A错误；DNA半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸，没有甲基，B错误；“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”，说明环境可能是引起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，但会影响生物个体表型，D错误。(1)表观遗传的特点(2)理解表观遗传需注意的5个问题①表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因，其基因的遗传遵循孟德尔的遗传规律。②表观遗传一般是通过影响基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。③表观遗传中表型可能不遵循孟德尔的遗传规律。④性状遗传具有不稳定性(被修饰的DNA可能发生去甲基化)。⑤与表型模拟的比较考向2基因表达的调控[科学思维]3.(2025·江苏卷，15)甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA，引起基因表达效应改变，如图所示。下列相关叙述正确的是()A.甲基化通过抑制转录过程调控基因表达B.图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上C.蛋白Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达D.若图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应答案D解析从图中可知，甲基化发生在转录后的mRNA上，抑制翻译过程，并没有抑制转录过程，A错误；mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸，故甲基化的碱基位于核糖核苷酸链上，B错误；分析题图可知，甲基化读取蛋白Y结合甲基化修饰的mRNA后，促进其翻译出肽链，C错误；DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应，D正确。4.(2025·河南卷，14)构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因表达到产生乙酰化的组蛋白，需经历转录，转录后加工、翻译，翻译后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是()A.组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型B.具有生物活性的tRNA的形成涉及转录和转录后加工过程C.编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同，可影响翻译的准确度和效率D.组蛋白乙酰化发生在翻译后，是基因表达调控的结果，也会影响基因的表达答案C解析组蛋白乙酰化指在酶的作用下，乙酰基转移到组蛋白特定的氨基酸残基上，这一过程发生在翻译后，并未改变组蛋白自身的氨基酸序列，但组蛋白乙酰化会影响染色质的结构和功能，从而影响基因的表达，最终可能会影响个体的表型，是基因表达调控的结果，A、D正确；tRNA是由DNA转录而来的，转录生成的前体RNA需要经过剪切、修饰等过程，才能形成具有生物活性的tRNA，B正确；通常而言，编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体越多，在同一时间内合成的蛋白质分子就越多，翻译效率越高；翻译的准确度主要取决于mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子的互补配对及tRNA携带氨基酸的准确度等，与mRNA上结合的核糖体数量无关，C错误。5.(2025·云南卷，16)RNA干扰原理是指mRNA形成局部互补结构后阻断mRNA翻译。X菌是兼性厌氧菌，能杀伤正常细胞和处于缺氧微环境的肿瘤细胞。我国科学家基于RNA干扰原理改造X菌获得Y菌时，将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游，启动基因asd转录，PT启动转录效率与氧浓度成反比；同时将好氧启动子PA置于基因asd下游，启动互补链转录，PA启动转录效率与氧浓度成正比。下列说法正确的是()A.Y菌存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态B.PT和PA分别启动转录得到的mRNA相同C.PA的作用是防止有氧环境下Y菌死亡D.改造X菌目的是增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力答案A解析由题干PT启动转录效率与氧浓度成反比，则在一定氧浓度条件下，会出现PT和PA同时启动转录的状态，A正确；PT启动的是基因asd转录，PA启动的是基因asd互补链转录，所以PT和PA分别启动转录得到的mRNA是互补的，不相同，B错误；PA在有氧条件下启动转录效率高，转录得到的mRNA与PT启动转录得到的mRNA形成互补结构，阻断Y菌生存必需基因asd的翻译，从而使Y菌死亡，减少有氧条件下Y菌对正常细胞的杀伤，C错误；改造目的是使Y菌在有氧环境下因asd基因表达被抑制而死亡，避免杀伤正常细胞，而在低氧环境下(肿瘤缺氧微环境)asd基因正常表达，Y菌存活，杀伤肿瘤细胞，D错误。6.(2026·山东潍坊模拟)血橙因果肉富含花色苷，颜色像血一样鲜红而得名。为避免血橙遭受极寒天气冻伤通常会提前采摘，此时果肉花色苷含量极少而“血量”不足。血橙中花色苷合成和调节途径如图。下列分析错误的是()A.血橙果肉“血量”多少的变化体现了基因通过控制酶的合成间接控制性状B.低温引起T序列改变及去甲基化进而使血橙“血量”增多C.同一植株不同高度的枝条上所结血橙的“血量”不同可能与光照有关D.若提前采摘，可将果实置于低温环境中以提高“血量”答案B解析基因通过转录和翻译得到的物质是蛋白质，但由图可知，花色苷不是蛋白质，因此可推测Ruby基因控制合成与花色苷合成相关的酶，体现了基因通过控制酶的合成控制代谢从而间接控制性状，A正确；由图可知，低温引起T序列去甲基化进而使血橙“血量”增多，T序列未改变，B错误；由图可知，光照会促进HY5蛋白与G序列结合，激活Ruby基因，合成花色苷增加“血量”，所以同一植株不同血橙果肉的“血量”不同可能与光照有关，C正确；由图可知，低温引起T序列去甲基化激活Ruby基因，所以若提前采摘，可将果实置于低温环境激活Ruby基因表达以提高“血量”，D正确。限时练26基因表达与性状的关系(时间：25分钟分值：30分)【对点强化】考点一基因表达产物与性状的关系1.(2026·河南南阳一中质检)如图反映了基因表达与性状的关系，下列说法正确的是()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B.人体衰老引起白发的原因是图中酪氨酸酶不能合成C.基因控制囊性纤维化与基因2控制性状的方式相同D.④⑤过程的结果不同是基因表达过程受到调控导致的答案C解析一般来说，人体所有体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，都含有相同的基因，因此基因1和基因2可以出现在人体内的同一个细胞中，A错误；人体衰老引起白发的原因是图中酪氨酸酶活性降低，导致黑色素合成减少，B错误；基因控制囊性纤维化和基因2控制性状的方式都是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，C正确；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，根本原因是控制血红蛋白的基因结构不同，D错误。2.(2026·重庆一中模拟)科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和肌肉细胞，对这3种细胞中的mRNA进行了检测，结果如下表所示，下列叙述正确的是()检测的3种细胞呼吸酶mRNA卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA肌动蛋白mRNA输卵管细胞＋＋－－红细胞＋－＋－肌肉细胞＋－－＋注：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。A.题干所述的mRNA都是在细胞质中形成的B.这三种细胞中形成的蛋白质完全不同C.细胞核中1个DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子D.mRNA中的碱基改变一定造成所编码的氨基酸改变答案C解析mRNA是通过转录形成的，mRNA的形成场所是细胞核，A错误；由表格可知，这三种细胞中都含有呼吸酶mRNA，说明这三种细胞都合成呼吸酶，即这三种细胞中能形成相同的蛋白质，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA上可含有多个基因，可以转录出不同的RNA分子，C正确；由于密码子的简并，mRNA中的碱基改变不一定造成所编码的氨基酸改变，D错误。考点二表观遗传3.(2024·浙江1月选考，9)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、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答案D解析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，推测花蜜、花粉可增强幼虫发育过程中DNA的甲基化，A错误；降低DNA甲基化酶的表达后，喂食花蜜、花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王，由此判断蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂，甲基化不利于其发育成蜂王，B错误；喂食蜂王浆才能发育成蜂王，说明蜂王浆可以降低其DNA的甲基化程度，C错误；根据以上判断DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件，D正确。4.(2023·河北卷，7)DNA中的胞嘧啶甲基化后可自发脱氨基变成胸腺嘧啶。下列叙述错误的是()A.启动子被甲基化后，可能影响RNA聚合酶与其结合B.某些甲基化修饰可遗传给后代，使后代出现同样的表型C.胞嘧啶的甲基化能够提高该位点的突变频率D.基因模板链中的甲基化胞嘧啶脱氨基后，不影响该基因转录产物的碱基序列答案D解析启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，紧挨转录的起始位点，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。启动子被甲基化后，可能影响RNA聚合酶与其结合，影响基因的转录，A正确；部分碱基发生甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种甲基化修饰可遗传给后代，使后代出现同样的表型，B正确；由题干“DNA中的胞嘧啶甲基化后可自发脱氨基变成胸腺嘧啶”可知，胞嘧啶的甲基化能够提高该位点的突变频率，C正确；由题干可知，基因模板链中的甲基化胞嘧啶脱氨基后会变成胸腺嘧啶，导致模板链的碱基序列发生改变，进而导致转录出的mRNA的碱基序列发生改变，D错误。5.(2023·湖北卷，13)快速分裂的癌细胞内会积累较高浓度的乳酸。研究发现，乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性，甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强，进而加快有丝分裂后期的进程。下列叙述正确的是()A.乳酸可以促进DNA的复制B.较高浓度乳酸可以抑制细胞的有丝分裂C.癌细胞通过无氧呼吸在线粒体中产生大量乳酸D.敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO化水平答案D解析根据题目信息可知乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性，甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强，进而加快有丝分裂后期的进程，乳酸不能促进DNA的复制，A错误；乳酸能促进有丝分裂后期的进程，进而促进细胞的有丝分裂，B错误；无氧呼吸发生在细胞质基质，不发生在线粒体中，C错误；根据题目信息，甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强，故敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO化水平，D正确。【综合提升】6.(2024·广西卷，12)科学家通过小鼠低蛋白饮食与正常饮食的对比实验，发现亲代的低蛋白饮食可影响自身基因表达(其机理如图)，且这种影响可遗传给子代。据图分析，下列说法正确的是()A.自身基因表达和表型发生变化的现象，称为表观遗传B.组蛋白甲基化水平增加，将导致相关基因表达水平降低C.ATF7的磷酸化，将导致组蛋白表观遗传修饰水平提高D.亲代的低蛋白饮食，会改变子代小鼠的DNA碱基序列答案B解析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，叫作表观遗传，A错误。7.(2026·福建厦门外国语调研)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，如图表示组蛋白修饰、DNA甲基化和小RNA介导的表观遗传现象。下列叙述错误的是()A.甲基转移酶可催化DNA和组蛋白发生甲基化B.胞嘧啶甲基化通过影响基因的转录对表型产生影响C.组蛋白的乙酰化不改变遗传信息，但会遗传给后代D.小RNA与mRNA结合会抑制翻译过程答案A解析甲基转移酶可使组蛋白发生甲基化，DNA甲基转移酶使DNA发生甲基化，A错误；胞嘧啶甲基化属于DNA甲基化，能够抑制基因的转录，进而对表型产生影响，B正确；表观遗传不会影响基因的碱基序列，不会导致遗传信息发生改变，但会遗传给后代，C正确；由图可知，小RNA与mRNA结合后，太古蛋白剪切mRNA，从而抑制翻译过程，D正确。8.(2024·安徽卷，11)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是()种类细胞内定位转录产物RNA聚合酶Ⅰ核仁5.8SrRNA、18SrRNA、28SrRNARNA聚合酶Ⅱ核质mRNARNA聚合酶Ⅲ核质tRNA、5SrRNA注：各类rRNA均为核糖体的组成成分。A.线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶B.基因的DNA发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁答案C解析线粒体和叶绿体中都含有DNA，线粒体和叶绿体基因转录时使用的是各自的RNA聚合酶，A正确；若基因的DNA发生甲基化修饰，导致RNA聚合酶不能与该基因的启动子正常结合启动转录过程，则会影响基因表达，B正确；分析表格可知，RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，但两种酶催化形成的rRNA种类不同，且酶具有专一性，故两种酶识别的启动子序列不同，C错误；RNA聚合酶Ⅰ的化学本质为蛋白质，其表达时先在细胞核内转录形成mRNA，mRNA再通过核孔进入细胞质中进行翻译，最终定位在核仁，D正确。9.(2026·陕西渭南模拟)施一公院士团队因发现“剪接体的结构与分子机理研究”获陈嘉庚生命科学奖。RNA剪接体主要由RNA和蛋白质组成，其作用是对最初的转录产物——前体mRNA进行加工，除去一些片段