生物第2节 基因表达与性状的关系说课课件ppt

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1．(目标1)囊性纤维化是一种单基因遗传病，患者的CFTR蛋白(细胞膜上的氯离子载体蛋白，由CFTR基因控制合成)功能异常。下列关于囊性纤维化的叙述，正确的是(　　)A．该疾病在遗传过程中遵循孟德尔的自由组合定律B．该疾病表明基因可通过控制蛋白质的结构来间接控制生物性状C．该疾病患者体内有结构发生改变的CFTR基因D．CFTR基因表达的产物无须加工即可具有相应功能
解析　囊性纤维化是一种单基因遗传病，即由一对基因控制的遗传病，所以该病的遗传遵循分离定律，而不遵循自由组合定律，A错误；该疾病表明基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物性状，B错误；囊性纤维化患者有致病基因，该致病基因就是结构发生改变的CFTR基因，C正确；CFTR基因表达的产物是位于细胞膜上的蛋白质，所以需要内质网和高尔基体的加工，D错误。
2．(目标2)有人把分化细胞中表达的基因形象地分为“管家基因”和“奢侈基因”。“管家基因”在所有细胞中都处于活动状态，是维持细胞基本生命活动所必需的；而“奢侈基因”只在特定组织细胞中才处于活动状态。下列属于“管家基因”指导合成的产物是(　　)A．ATP水解酶 B．血红蛋白C．胰岛素 D．抗体
解析　ATP水解酶基因在所有细胞中都表达，属于“管家基因”，A正确；血红蛋白基因只在红细胞中表达，属于“奢侈基因”，B错误；胰岛素基因在胰岛B细胞中特异性表达，属于“奢侈基因”，C错误；抗体基因在浆细胞中特异性表达，属于“奢侈基因”，D错误。
3．(目标3)下列有关表观遗传的说法不正确的是(　　)A．表观遗传可以在亲子代之间遗传B．DNA的甲基化程度与基因的表达无关C．染色体组蛋白的乙酰化修饰会影响基因的表达D．表观遗传现象普遍存在于生物体的整个生命活动过程中
4．(目标3)下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是(　　)A．一对相对性状可由多对基因控制B．一对基因可以影响多个性状C．隐性基因控制的性状不一定得到表现D．基因型相同，表型就相同
5．(目标1、2、3)基因与性状之间存在一定的关系。下列有关说法正确的是(　　)A．基因都是通过控制酶的合成来间接控制生物性状的B．基因的碱基序列相同，该基因决定的性状就一定相同C．基因可在细胞分化过程中选择性丢失D．生物性状不完全由基因决定，还受环境的影响
解析　细胞分化是基因选择性表达的结果，基因不会发生选择性丢失，C错误。
解题分析　本题中的每种酶只催化一种化学反应，缺乏酶①则不能合成酪氨酸，不会生成黑色素，人体内的苯丙氨酸只能合成苯丙酮酸，苯丙酮酸积累造成智力低下，此时该病人既“白”又“痴”，A正确；缺乏酶⑤只能引起酪氨酸不能转变为黑色素，故只表现为白化病，B正确；缺乏酶⑥时，只会引起不能合成苯丙酮酸，但其他生理过程正常，故婴儿的尿布上不会有尿黑酸，尿黑酸最终被分解为CO2和H2O，C错误；该代谢过程可证明基因通过控制酶的合成来控制新陈代谢和性状，D正确。
A.在成红细胞中，β－珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态B．输卵管细胞的DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β－珠蛋白基因C．丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
解题分析　分析表格可知，在成红细胞中，存在β－珠蛋白基因的mRNA，不存在卵清蛋白基因的mRNA，说明β－珠蛋白基因处于活动状态，转录形成了mRNA，而卵清蛋白基因处于关闭状态，A正确；生物体所有的体细胞都是由同一个受精卵经分裂、分化形成的，含有该生物体所有的基因，因此输卵管细胞的基因组DNA中存在β－珠蛋白基因，B错误；每个细胞都有丙酮酸激酶基因的mRNA，说明丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要，C正确；上述不同类型细胞是细胞分化的结果，其生理功能的差异与基因的选择性表达有关，D正确。
[例3]　研究表明，xLp基因在某种鸟类的神经、皮肤、肌肉等不同细胞中均有表达，其中在骨骼肌中表达量最高，且雌鸟和雄鸟中的表达水平有明显差异。下列叙述正确的是(　　)A．xLp基因在骨骼肌中表达量最高，说明骨骼肌细胞中该基因数量最多B．可通过检测组织细胞中xLp基因的表达量来确定细胞的分化程度C．同一雄鸟不同细胞中DNA和RNA种类相同，蛋白质种类不同D．xLp基因在雌雄鸟中表达水平不同可能会导致雌雄个体飞行能力不同
解题分析　不同细胞中基因是选择性表达的，xLp基因在骨骼肌中表达量最高，不能说明骨骼肌细胞中该基因数量最多，骨骼肌中该基因的数目与其他高度分化的细胞中该基因的数目相同，A错误；由题意可知，xLp基因在某种鸟类的神经、皮肤、肌肉等不同细胞中均有表达，而神经、皮肤、肌肉细胞都是已分化的细胞，所以不能通过检测组织细胞中xLp基因的表达量来确定细胞的分化程度，B错误；由于基因的选择性表达，同一雄鸟不同细胞中DNA种类相同，RNA和蛋白质种类
不完全相同，C错误；由题干信息可知，xLp基因“在骨骼肌中表达量最高，且雌鸟和雄鸟中的表达水平有明显差异”，由于骨骼肌与飞行能力密切相关，故可推测xLp基因在雌雄鸟中表达水平不同可能会导致雌雄个体飞行能力不同，D正确。
A．F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关B．甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合C．碱基甲基化通过影响碱基互补配对影响基因表达D．亲代的A基因与F1的A基因遗传信息相同
解题分析　不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，A基因上的二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化现象，显然体色差异与A基因甲基化程度有关，A、D正确；RNA聚合酶与该基因的启动子结合可以启动转录，启动子部位甲基化可能会导致RNA聚合酶不能与该基因结合，B正确；碱基甲基化不影响DNA复制过程，而DNA复制过程存在碱基互补配对，故碱基甲基化不影响碱基互补配对过程，C错误。
[例5]　IGF－2是小鼠正常发育所需的一种结构蛋白，缺乏时小鼠个体矮小。IGF－2受常染色体上A基因的编码，a基因无此功能。研究发现，A基因在精子中不发生甲基化，在卵细胞中则是甲基化的，而甲基化会导致A基因的表达受抑制。下列推断正确的是(　　)A．A基因的甲基化使基因的表达和表型发生的变化是可遗传的B．基因A通过控制酶的合成来控制细胞代谢，进而控制小鼠的体型C．让杂合雌鼠和杂合雄鼠杂交，子代小鼠中正常∶矮小＝3∶1D．基因A在小鼠所有细胞中都可以表达，是细胞分化的标志
解题分析　基因的甲基化属于表观遗传，所以A基因的甲基化使基因的表达和表型发生的变化是可遗传的，A正确；IGF－2是小鼠正常发育所需的一种结构蛋白，缺乏时小鼠个体矮小，由此推测，基因A通过控制蛋白质的结构，直接控制小鼠的体型，B错误；让杂合雌鼠Aa和杂合雄鼠Aa杂交，来自父本的A、a基因都能表达，比例为1∶1；来自母本的A基因被甲基化不能表达，a基因无此功能，所以子代小鼠中正常∶矮小＝1∶1，C错误。
知识拓展表观遗传的机制(1)DNA的甲基化基因中的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而影响表型。
(2)构成染色体的组蛋白的乙酰化修饰真核生物细胞核中的DNA与一些蛋白质结合在一起，带负电荷的DNA“缠绕”在带正电荷的蛋白质(如组蛋白)上，使细长的DNA卷成紧密的结构。乙酰化修饰就是用乙酰基把组蛋白的正电荷屏蔽掉。组蛋白的正电荷一旦减少，其与DNA的结合就会减弱，这部分的DNA就会“松开”，激活相关基因的转录。
(3)RNA干扰RNA干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象。当细胞中导入或内源产生与某个特定mRNA同源的反义RNA，二者互补配对形成双链时，该mRNA发生降解或者翻译阻滞，导致基因表达沉默，属于转录后水平基因沉默，又称为转录后基因沉默，是表观遗传的重要机制之一。(4)X染色体随机失活。
从图中不能得出(　　)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过程C．生物的性状由基因决定，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　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，A正确；基因①②③通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成，B正确；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，C正确；基因具有独立性，基因①不表达，基因②③仍然能够表达，D错误。
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.图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的协助C.过程①②④表明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状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
解析　人体细胞都是由同一个受精卵发育而来，基因1和基因2在人体的几乎所有细胞中同时存在，A错误；①是转录，需要RNA聚合酶，②是翻译，需要tRNA识别密码子携带氨基酸，B正确。
知识点二　基因的选择性表达与细胞分化3.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”。以下相关说法正确的是(　　)A.ATP水解酶、膜蛋白、血红蛋白都是“管家基因”的表达产物B.叶绿素基因属于“管家基因”C.人的RNA聚合酶基因和抗体基因都属于“管家基因”D.细胞分化是“奢侈基因”选择性表达的结果
解析　ATP水解酶、部分膜蛋白(如水通道蛋白)是管家基因的表达产物，而血红蛋白基因只在红细胞中表达，部分膜蛋白(如一些激素受体)只存在于相应细胞膜的表面，因此血红蛋白和部分膜蛋白是“奢侈基因”表达的产物，A错误；叶绿素基因只在绿色植物的绿色部分表达，如叶肉细胞，属于“奢侈基因”，B错误；人的RNA聚合酶基因可在所有细胞中表达，属于“管家基因”，而抗体基因只在浆细胞中表达，属于“奢侈基因”，C错误。
A.2号基因在所有细胞表达，2号基因有可能是呼吸酶基因B.1号细胞与6号细胞的结构差异较大C.5号细胞与7号细胞的功能差异最大D.如果5号细胞是胰岛B细胞，那么8号基因很可能是胰岛素基因
解析　生物体所有细胞都能进行呼吸作用供能，2号基因在所有细胞表达，则2号基因有可能是呼吸酶基因，A正确；1号细胞与6号细胞均表达了2～5号基因，仅1号基因的表达情况不同，可推测1号细胞与6号细胞的结构相似，B错误；5号细胞与7号细胞内表达的基因中相同的仅2号基因，其他细胞间相同表达的基因至少有2个，可推测5号细胞与7号细胞功能差异最大，C正确；胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，8号基因仅在5号细胞中表达，如果5号细胞是胰岛B细胞，那么8号基因很可能是胰岛素基因，D正确。
A.蜂王和工蜂都是二倍体生物B.推测花粉、花蜜中的物质会抑制Dnmt3的活性C.DNA甲基化水平是发育成蜂王的关键要素D.食物可通过影响基因的表达而引起表型的改变
解析　由图示可看出，幼虫DNA甲基化减少而发育成蜂王，故DNA甲基化水平是发育成蜂王的关键要素，C正确；由图示可知，蜂王浆可通过抑制幼虫Dnmt3基因表达使其发育成蜂王，以花粉、花蜜为食的幼虫发育成工蜂而不是蜂王，即花粉、花蜜中物质不会抑制Dnmt3的活性，B错误。
6．某种植物的花色受一对等位基因A和a的控制，A基因控制白色色素相关酶的合成，a基因控制红色色素相关酶的合成。纯合白色个体与纯合红色个体杂交，子一代却表现为介于白色和红色之间的不同花色。研究发现，在A基因上游有一段特殊的碱基序列，这段碱基序列可发生DNA甲基化修饰。没有甲基化时，A基因正常表达，表现为白色；甲基化后，A基因的表达就受到抑制。环境差异会导致甲基化程度不同，甲基化越高，A基因的表达受到的抑制越明显，花色就越深。下列说法正确的是(　　)
A.上述实例说明，基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状B.上述实例说明，生物的表型并不完全由基因决定，还受环境影响C.上述实例中DNA甲基化修饰可能会使A基因的复制过程不能正常进行D.上述实例中A基因上游的特殊序列的高度甲基化修饰会使A突变为a
解析　题述实例A基因控制白色色素相关酶的合成，a基因控制红色色素相关酶的合成，说明基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接控制生物性状，A错误；环境差异会导致甲基化程度不同，甲基化越高，A基因的表达受到的抑制越明显，花色就越深，而甲基化并不改变遗传物质，说明表型还受环境影响，B正确；DNA甲基化修饰不会抑制A基因的复制，不会改变A基因的碱基序列，也就不会使A突变为a，影响的是A基因的表达，C、D错误。
[能力提升]7．DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。在甲基转移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化，进而使染色质高度螺旋化，因此失去转录活性。下列相关叙述不正确的是(　　)A.DNA甲基化，不会导致基因碱基序列的改变B.DNA甲基化，会导致mRNA合成受阻C.DNA甲基化，不会影响生物的性状D.DNA甲基化，可能会影响细胞分化
解析　DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化，这不会导致基因碱基序列的改变，A正确；DNA甲基化，会使染色质高度螺旋化，因此失去转录活性，导致mRNA合成受阻，进而导致蛋白质合成受阻，这样可能会影响生物的性状，B正确，C错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，而DNA甲基化会导致mRNA合成受阻，即会影响基因表达，因此DNA甲基化可能会影响细胞分化，D正确。
8．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。结合以上实验内容，分析以下说法不合理的是(　　)
A.如果将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在25 ℃的环境中培养，那么果蝇成虫仍将是残翅B.这种现象可能属于表观遗传C.这种实验现象可能是温度影响了酶的活性造成的D.基因的表达可能会影响果蝇的某些性状
解析　表观遗传是可以遗传的，而题上的信息是长翅性状是不能遗传的，故该现象体现的是环境对生物性状的影响，将刚孵化的残翅果蝇放在25 ℃环境中培养，成虫仍将是残翅，A正确，B错误；温度影响酶的活性，酶影响果蝇体内的代谢过程，进而影响生物性状，故实验现象可能是温度影响酶的活性造成的，C正确；酶是蛋白质，也是基因表达的产物，因此基因的表达可能会影响果蝇的某些性状，D正确。
9．喜马拉雅兔初生时全身毛色是白色的，随着成长，身体各个末端部分的毛呈黑色。原因是机体深部温度较高导致合成黑色素相关的酶失去活性，身体末端的温度较低，合成黑色素相关的酶保持催化活性。下列相关叙述不正确的是(　　)A.机体深部细胞不含有黑色素合成酶的基因B.喜马拉雅兔的毛色受环境因素影响C.较高温度通过破坏酶的空间结构使酶失活D.与黑色素合成相关的酶其活性对温度敏感