人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第2节 基因表达与性状的关系学案设计

第2节　基因表达与性状的关系

研习1　基因表达产物与性状的关系

[梳理教材]

1．基因对性状的间接控制

(1)实例

①皱粒豌豆的形成机制：编码淀粉分支酶的基因被插入的一段外来DNA序列打乱→________异常，活性大大降低→________合成受阻，含量降低→淀粉含量低的豌豆由于________而皱缩。

②人白化症状的产生机制：编码________的基因异常→酪氨酸酶不能合成→无法将酪氨酸转变为________→皮肤、毛发因缺乏黑色素而出现白化症状。

(2)结论：通过上述实例可以看出，基因可以通过控制________来控制________，进而控制生物体的性状。

2．基因对性状的直接控制

(1)实例：囊性纤维化的发病机制：编码________的基因缺失3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，空间结构发生变化→CFTR转运________功能异常→患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌滋生，肺功能严重受损。

(2)结论：基因可以通过控制____________直接控制生物体的性状。

答案：

1．(1)①淀粉分支酶　淀粉　失水　②酪氨酸酶　黑色素

(2)酶的合成　代谢过程

2．(1)CFTR蛋白　氯离子　(2)蛋白质的结构

[拓展提升]

　基因表达产物与性状的关系

[即时练习]

1．判断

(1)基因都是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状的。(　　)

(2)人白化病的成因是控制酪氨酸酶的基因异常，导致酪氨酸酶不能合成。(　　)

答案：(1)×　基因还可以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)√

2．有科学家深入研究发现，着色性干皮病是一种常染色体隐性遗传病，此病是由于患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修复而引起的。这说明一些基因(　　)

A．通过控制酶的合成，从而直接控制生物性状

B．通过控制蛋白质分子结构，从而直接控制生物性状

C．通过控制酶的合成控制代谢过程，从而控制生物的性状

D．可以直接控制生物性状，发生突变后生物性状随之改变

答案：C　解析：着色性干皮病是由于患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修复引起的，这说明一些基因通过控制酶的合成控制代谢过程，从而控制生物的性状。

研习2　基因的选择性表达与细胞分化

[梳理教材]

答案：

多种性状　基因表达

[延伸思考]

分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果

科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：

说明：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。

(1)这3种细胞合成的蛋白质有何差别？

提示：输卵管细胞能合成卵清蛋白，不能合成珠蛋白和胰岛素；红细胞能合成珠蛋白，不能合成卵清蛋白和胰岛素；胰岛细胞能合成胰岛素，不能合成卵清蛋白和珠蛋白。

(2)3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？

提示：同一生物体内的不同种细胞，所含有的基因没有差异，但基因的表达存在着选择性。

[拓展提升]

“四看”法判断细胞分化

[名师批注]

(1)“管家基因”是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的。

(2)“奢侈基因”是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能。

[即时练习]

1．判断

(1)在一个细胞中所含的全部基因都一定表达。(　　)

(2)基因的选择性表达与基因表达的调控有关。(　　)

答案：(1)×　细胞中的基因进行选择性表达。

(2)√

2．下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(　　)

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．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

答案：B　解析：同一个体的体细胞内所含基因都相同，因为都是由受精卵经有丝分裂产生的，故A错误。图中①表示转录，需要RNA聚合酶；②表示翻译，需要tRNA，故B正确。④⑤过程的结果存在差异的根本原因是遗传信息发生了改变，直接原因是血红蛋白合成异常，故C错误。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，但不是指所有性状，故D错误。

研习3　表观遗传

[梳理教材]

1．实例分析

(1)柳穿鱼花的形态结构的遗传

(2)小鼠毛色的遗传(将纯种黄色体毛小鼠与纯种黑色体毛小鼠杂交)

根据上述两个实例分析，DNA的甲基化将会________该基因的表达，从而影响生物的性状。DNA的甲基化是________(“可以”或“不能”)遗传给下一代的。

2．概念

生物体基因的碱基序列________，但____________发生________变化的现象，叫作表观遗传。

3．现象

除了DNA甲基化，构成染色体的________发生甲基化、________等修饰也会影响基因的表达。

4．吸烟与人体健康的关系

吸烟会使人的体细胞内DNA的________水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。

答案：

1．(1)不表达　甲基化　(2)高　抑制　可以

2．保持不变　基因表达和表型　可遗传

3．组蛋白　乙酰化

4．甲基化

[即时练习]

1．判断

(1)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中。(　　)

(2)表观遗传现象中基因的碱基序列发生了可遗传的变化。(　　)

答案：(1)×　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。

(2)×　表观遗传现象中，生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生了可遗传的变化。

2．下列关于表观遗传的叙述，错误的是(　　)

A．表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变

B．生物体部分碱基发生甲基化修饰，可对表型产生影响，属于表观遗传

C．我国古代记载的“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳”，这种现象可以用表观遗传进行解释

D．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中

答案：C　解析：C项所述为环境因素对性状的影响，不能用表观遗传进行解释。

研习4　基因与性状之间的关系

[梳理教材]

1．基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系

(1)一个性状可以受到多个基因的影响，例如，人的身高是由________个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。

(2)一个基因也可以影响多个性状，例如，我国科学家研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了________的调控，而且对水稻的________、________和________都有重要作用。

2．性状是基因和环境共同作用的结果

(1)生物体的性状不完全由基因决定，________对性状也有着重要影响。如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。

(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________，形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。

答案：

1．(1)多　(2)开花　生长　发育　产量

2．(1)环境　(2)相互作用

[即时练习]

1．判断

(1)基因与性状的关系是一一对应的。(　　)

(2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响。(　　)

答案：(1)×　基因与性状的关系不总是一一对应的。

(2)√

2．下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，相关叙述不正确的是(　　)

A．丙的合成可能受到一个以上基因的控制

B．图示过程没有遗传信息的流动

C．过程a仅在核糖体上进行

D．甲、乙中均含有起始密码子

答案：B　解析：丙是由两条多肽链组成的，从图形可以看出由甲和乙这两条RNA翻译得到，所以可能有两个基因分别转录合成甲和乙；遗传信息的流动包括传递和表达，遗传信息的表达包括转录和翻译，图示代表基因表达中的翻译过程；过程a代表的是翻译过程，场所是核糖体；甲和乙都是RNA，都有起始密码子和终止密码子。

[巩固提升]

1．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。下列相关叙述错误的是(　　)

A．DNA甲基化，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，可能会影响生物的性状

D．DNA甲基化，可能会影响细胞分化

答案：A　解析：DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基，这不会导致基因碱基序列的改变。

2．下列关于基因对性状控制的叙述，错误的是(　　)

A．白化病患者缺乏酪氨酸酶，体现了基因通过控制酶的合成间接控制生物体性状

B．同一株水毛茛在空气和水中的叶形不同，体现了性状由基因和环境共同决定

C．原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现了基因与基因共同作用控制性状

D．抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现了基因产物通过影响转录而影响性状

答案：D　解析：白化病患者由于缺乏酪氨酸酶影响了色素的合成，进而导致性状发生改变，体现了基因通过控制酶的合成间接控制生物体的性状，A正确；同一株水毛茛的细胞内遗传物质相同，但是在空气和水中的叶形不同，体现了性状由基因和环境共同决定，B正确；原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现该性状与多对基因有关，因此该性状体现了基因与基因共同作用控制性状，C正确；抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现了基因产物通过影响翻译的过程而影响性状，D错误。

3．来自同一个体的神经细胞和肝细胞有诸多差异，以下关于两者的描述错误的是(　　)

A．核DNA不完全相同  B．RNA不完全相同

C．蛋白质不完全相同  D．糖类不完全相同

答案：A　解析：神经细胞和肝细胞是由同一个受精卵经分裂和分化后形成的，细胞核具有相同的遗传物质，即核DNA相同，A错误。

4．细胞分化是基因选择性表达的结果，下列关于基因的选择性表达的叙述正确的是(　　)

A．不同的体细胞中表达的基因全不相同

B．基因的“沉默”可能与转录、翻译有关

C．去除细胞中不表达的基因，不影响细胞的全能性

D．在受精卵中，所有的基因都处于表达状态

答案：B　解析：不同的体细胞中表达的基因可能相同，如细胞呼吸酶基因都表达，A错误；基因的“沉默”可能影响基因的转录或者翻译，B正确；细胞具有全能性的原因是细胞中含有该生物体中全套遗传物质，若去除部分基因，则影响细胞的全能性，C错误；在受精卵中，并非所有的基因都处于表达状态，如血红蛋白基因在受精卵中不表达，D错误。

5．表观遗传指细胞内基因的碱基序列没有改变，但基因的表达发生可遗传变化的现象，对此现象的叙述错误的是(　　)

A．同卵双胞胎之间的差异是由遗传物质改变引起的

B．细胞质中的调控因子对基因的表达起调节作用

C．正常的细胞分化可以体现出细胞层次上的表观遗传

D．若基因的启动部位被修饰，则可能遏制了RNA聚合酶的识别

答案：A　解析：基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关，A错误；细胞质中的调控因子对基因的表达起调节作用，B正确；由同一受精卵分裂、分化形成的细胞，遗传物质相同，但结构与功能不同，所以正常的细胞分化可以体现出细胞层次上的表观遗传，C正确；若基因的启动部位被修饰，则可能遏制了RNA聚合酶的识别，D正确。