2019-2020学年新教材高中生物 第4章 基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系学案 新人教版

1第2节基因表达与性状的关系1．结合资料分析具体事例，阐述基因控制性状的两种方式。(科学探究、科学思维)2.通过小组讨论，结合所学知识，举例说明基因、蛋白质和性状的关系。(科学探究)一、基因表达产物与性状的关系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。实例分析皱粒豌豆的形成人的白化症状的形成皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，使编码淀粉分支酶的基因被打乱↓淀粉分支酶异常，活性大大降低↓淀粉合成受阻，含量降低↓淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩控制酪氨酸酶的基因异常↓不能合成酪氨酸酶↓酪氨酸不能转变为黑色素↓表现出白化症状2.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。实例分析囊性纤维化编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基↓CFTR蛋白缺少苯丙氨酸↓CFTR蛋白结构异常，导致功能异常2↓患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，使肺功能严重受损二、基因的选择性表达与细胞分化1．基因表达的调控直接影响性状(1)表达时期：如柳穿鱼体内的Lcyc基因在开花时表达。(2)表达细胞：如柳穿鱼的Lcyc基因在花的细胞中表达。(3)表达水平的高低：如Avy基因的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显。2．表达的基因分类(1)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。(2)某类细胞中特异性表达的基因：即基因的选择性表达。3．细胞分化的本质：基因的选择性表达。4．基因的选择性表达：与基因表达的调控有关。三、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，叫作表观遗传。2．存在：生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。四、基因与性状间的对应关系1．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)生物的有些性状可以受到多个基因的影响，如人的身高。(2)一个基因也可以影响多个性状，如水稻中的Ghd7基因。(3)生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。2．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，精细地调控着生物体的性状。知识点一基因、蛋白质和性状的关系1．基因、蛋白质和性状的关系32．基因对性状控制的两种途径3．基因与性状的关系(1)基因与性状的关系一个基因决定一种性状多个基因决定一种性状一个基因影响多种性状(2)基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果。(3)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，共同调控着生物体的性状。1．下图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述错误的是()A．图中①②过程的场所分别是细胞核、核糖体B．镰状细胞贫血致病的直接原因是血红蛋白分子结构的改变C．人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶活性下降D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状解析：选D。图中①表示转录，场所是细胞核，②表示翻译，场所是核糖体，A项正4确；镰状细胞贫血是由于控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变而使血红蛋白的结构改变，B项正确；人体细胞衰老时，酪氨酸酶活性会降低，C项正确；题图反映了基因控制性状的方式有两种，一种是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，另一种是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，D项错误。2．下列关于基因、性状以及二者关系的叙述，正确的是()A．基因在染色体上呈线性排列，基因的前端有起始密码子，末端有终止密码子B．基因能够通过复制实现遗传信息在亲代和子代之间的传递C．基因型不同，表型肯定也不同D．通过控制酶的合成从而直接控制性状，是基因控制性状的途径之一解析：选B。密码子位于mRNA上，而非基因上；基因型不同的个体其表型也有可能相同；基因通过控制酶的合成从而间接控制生物体的性状。知识点二细胞分化与表观遗传1．细胞分化的机理(1)实质：基因的选择性表达，即在个体发育中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，转录出不同的mRNA，控制合成出不同的蛋白质，如图所示。(2)标志①分子水平：合成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(尤其是细胞器种类和数量有较大差异)。2．表观遗传(1)表观遗传的特点①可遗传性，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞个体间遗传。②可逆性的基因表达。如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复基因的5表达。③没有DNA碱基序列的改变。(2)表观遗传对基因表达的调控及其控制①生物遗传信息的表达正确与否，既受控于DNA序列又受制于表观遗传，表观遗传主要通过DNA修饰、蛋白质修饰与非编码RNA的调控3个层面上调控基因表达。②DNA甲基化：DNA甲基化是目前研究最充分的表现遗传修饰形式。甲基化是指生物分子在特定的酶系统催化下，加上甲基(—CH3)的生物化学反应，是普遍存在原核生物和真核生物中的DNA修饰作用，甲基化没有改变基因的序列，但对基因表达起调控作用，在哺乳动物DNA分子中，甲基化一般发生在胞嘧啶(C)上。3．下表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞内所含有的核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因能表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是()细胞血红蛋白基因胰岛素基因抗体基因有氧呼吸酶基因红细胞＋－－＋胰岛B细胞－①－＋浆细胞－－②③A．①②③均表示“＋”B．此表说明细胞分化导致基因的选择性表达C．三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同D．三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同解析：选A。题表说明细胞分化的原因是基因的选择性表达，B错误；三种细胞中有氧呼吸酶基因都表达，C错误；三种细胞是同一个体中的体细胞，其核基因种类相同，只是表达的基因不同，D错误。4．某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy(黄色)对a(黑色)为显性，将纯合黄色体毛的小鼠与纯合黑色体毛的小鼠杂交，下列有关叙述错误的是()A．F1的基因型都是AvyaB．Avy基因没有甲基化时，F1全是黄色C．Avy基因甲基化程度越高，小鼠体毛的颜色就越浅6D．小鼠的肌肉细胞内也存在Avy及a基因解析：选C。Avy基因甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色越深。5．下列关于表观遗传的叙述，不正确的是()A．同卵双胞胎的微小差异与表观遗传有关B．基因的碱基序列不变，基因表达的程度可能不同C．表观遗传时表型发生变化一般是不可遗传的D．表观遗传现象普遍存在于生物体的整个生命活动中答案：C核心知识小结[要点回眸][规范答题]基因控制生物性状的两条途径(1)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。(2)通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。生物体多种性状的形成都是以细胞分化为基础的。细胞分化的本质是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。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。一个基因可能影响多种性状，一种性状也可能由多个基因控制。7[随堂检测]1．(2019·南通高一检测)下列有关基因与性状关系的叙述，正确的是()A．基因与性状之间是一一对应的关系B．基因都通过控制蛋白质的结构直接控制性状C．染色体上的基因控制生物性状不受环境影响D．不同基因之间相互作用，精细调控生物性状解析：选D。基因与性状之间并不是简单的一一对应关系，有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状，A错误；有的基因是通过控制酶的合成来控制细胞代谢过程，进而间接控制生物体的性状，B错误；生物的性状是基因与环境共同作用的结果，C错误；不同基因之间相互作用，精细调控生物性状，D正确。2．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，下图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：从图中不能得出的是()A．花的颜色由多对基因共同控制B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢C．生物性状由基因决定，也受环境影响D．若基因①不表达，则基因②和基因③不表达解析：选D。花青素决定花的颜色，而花青素的合成是由多对基因共同控制的。基因①②③通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成。花青素在不同酸碱条件下显示不同颜色，说明环境因素也会影响花色。基因具有独立性，基因①不表达，基因②③仍然能够表达。3．下图为人体内基因对性状的控制过程，据图分析，下列叙述正确的是()8A．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．图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的协助C．④⑤过程的结果存在差异的根本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生物体的所有性状解析：选B。同一个体的体细胞内所含基因都相同，因为都是由受精卵有丝分裂产生的；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因碱基序列发生了改变，直接原因是血红蛋白结构异常；过程①②③表明基因通过控制酶的合成控制生物的代谢，进而控制生物体的性状。4．柳穿鱼植株A和植株B花的形态结构不同，其他方面基本相同。下列说法不正确的是()A．两株柳穿鱼体内的Lcyc基因的序列相同B．柳穿鱼的叶肉细胞内不存在Lcyc基因C．植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化了D．两植株杂交，F2中有少部分的花与植株B相似解析：选B。柳穿鱼的所有细胞内都有该基因。5．下图为喜马拉雅兔在受到低温作用后毛色的变化，这种变化最可能是()A．遗传对基因表达的作用B．环境对基因表达的作用C．同源染色体上基因的重排D．环境引起基因改变解析：选B。冰块(低温)处理后毛色发生变化，该部位的基因没有变化，最可能是环境对基因表达的影响。6．下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，据图分析并回答下列问题：9(1)上述基因属于管家基因(基因产物是维持细胞基本生命活动所必需)的是________，属于奢侈基因(基因产物赋予不同细胞特异性的生理功能)的是________。(2)这三种细胞“血红蛋白基因”均________表达，所以这三种细胞不包括________。(3)下列①～④能说明某细胞已经发生分化的是________。①进行ATP的合成②进行mRNA的合成③可合成抗体④存在纤维蛋白原基因答案：(1)abcd(2)不能红细胞(3)③[课时作业]A级·合格考通关区1．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．O型血夫妇的子代都是O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解析：选D。基因型相同的两个人，营养条件等环境因素的差异可能会导致两人身高不同，A正确；绿色幼苗在黑暗中变黄，是因为缺光无法合成叶绿素，是由环境因素造成的，B正确；O型血夫妇基因型均为ii，两者均为纯合子，所以后代基因型仍然为ii，表现为O型血，这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，说明高茎豌豆亲本是杂合子，子代出现性状分离，这是由遗传因素决定的，D错误。2．下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图：从图中可得出()A．一种物质的合成只受一个基因的控制10B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达D．若基因③不存在，瓜氨酸仍可合成精氨酰琥珀酸解析：选B。基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。由题图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制。基因具有一定的独立性，基因②不表达时，基因③④仍可表达，只是无法合成精氨酸。若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酰琥珀酸的途径不能进行。3．甜豌豆的紫花与白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两对等位基因共同控制，只有同时存在两个显性基因(A和B)时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是()A．一种性状只能由一种基因控制B．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的C．每