2023-2024學(xué)年 人教版 必修二 基因表達(dá)與性狀的關(guān)系 學(xué)案

第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.舉例說明基因控制生物體性狀的兩種方式。2.描述基因選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化的關(guān)系。3.闡述表觀遺傳現(xiàn)象。一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系1．間接途徑：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。2．直接途徑：基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。1．(2023·江蘇徐州高一質(zhì)檢)現(xiàn)代科學(xué)對(duì)皺粒性狀豌豆的形成給出了一個(gè)完整的回答：皺粒豌豆中的DNA插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導(dǎo)致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低，游離蔗糖的含量升高。根據(jù)以上信息，下列說法不正確的是()A．圓粒豌豆具有淀粉分支酶B．基因通過控制酶的合成來間接控制生物體的性狀C．淀粉分支酶具有分解淀粉的作用D．淀粉是親水性很強(qiáng)的大分子有機(jī)物答案C解析淀粉分支酶具有合成淀粉的作用，C錯(cuò)誤；淀粉是親水性很強(qiáng)的大分子有機(jī)物，圓粒豌豆中淀粉含量多，親水性強(qiáng)而飽滿，D正確。2．(多選)如圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，據(jù)圖分析，下列相關(guān)敘述正確的是()A．基因1和基因2一般不會(huì)出現(xiàn)在人體內(nèi)的同一個(gè)細(xì)胞中B．圖中過程①需要RNA聚合酶的催化，過程②不需要tRNA的協(xié)助C．過程④⑤的結(jié)果存在差異的直接原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同D．過程①②③表明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀答案CD解析人體細(xì)胞由同一個(gè)受精卵增殖、分化而來，基因1和基因2可出現(xiàn)在同一細(xì)胞中，A錯(cuò)誤；圖中過程①為轉(zhuǎn)錄，需要RNA聚合酶的催化，過程②為翻譯，需要tRNA的協(xié)助，B錯(cuò)誤。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化1．生物體多種性狀的形成，都是以細(xì)胞分化為基礎(chǔ)的。2．表達(dá)的基因的類型(1)一類是在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因。(2)另一類是只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。3．細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。判斷正誤(1)細(xì)胞分化形成的細(xì)胞一般會(huì)保持分化后的狀態(tài)，不可逆轉(zhuǎn)()(2)在一個(gè)細(xì)胞中所有的基因都一定表達(dá)()(3)同一個(gè)體的不同組織細(xì)胞的形態(tài)、功能不同是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果()(4)不同生物的細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)不同是基因不同造成的()答案(1)√(2)×(3)√(4)√解析(2)細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，因此在細(xì)胞中有的基因不表達(dá)。任務(wù)一：基因的選擇性表達(dá)1．根據(jù)教材“思考·討論：分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果”提供的資料，回答下列問題：(1)這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？提示輸卵管細(xì)胞只能合成卵清蛋白；紅細(xì)胞只能合成珠蛋白；胰島細(xì)胞只能合成胰島素。(2)3種細(xì)胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測到其中一種基因的mRNA，這一事實(shí)說明了什么？提示不同細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的基因不同。2．在不同類型的細(xì)胞中，表達(dá)的基因大致可以分為兩類，一類是在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，這類基因指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的，這類基因我們稱為管家基因；另一類是只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，這類基因表達(dá)的產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與功能，這類基因我們稱為奢侈基因。據(jù)此對(duì)下列基因進(jìn)行歸類。①核糖體蛋白基因②ATP合成酶基因③血紅蛋白基因④卵清蛋白基因⑤呼吸酶基因⑥胰島素基因⑦抗體基因⑧唾液淀粉酶基因(1)屬于管家基因的是①②⑤。(2)屬于奢侈基因的是③④⑥⑦⑧。3．同一動(dòng)物個(gè)體的神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞在功能上是不同的，造成這種差異的主要原因是()A．二者所處的細(xì)胞周期不同B．二者合成的特定蛋白不同C．二者所含有的遺傳信息不同D．二者核DNA的含量不同答案B解析只有連續(xù)分裂的細(xì)胞才具有細(xì)胞周期，神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞都是高度分化的細(xì)胞，不再繼續(xù)分裂，因此二者都不具有細(xì)胞周期；同一動(dòng)物個(gè)體的神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞在功能上不同的原因是基因的選擇性表達(dá)，即二者合成的特定蛋白不同；同一個(gè)體的不同體細(xì)胞是由同一個(gè)受精卵發(fā)育而來的，所以同一個(gè)體的不同體細(xì)胞中含有的遺傳信息相同，核DNA含量也相同。4．同一個(gè)體中，在所有細(xì)胞中都表達(dá)的一類基因，稱為管家基因，只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因稱為奢侈基因。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．管家基因指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞生命活動(dòng)所必需的B．奢侈基因表達(dá)的產(chǎn)物賦予細(xì)胞特定的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能C．所有細(xì)胞中都含有管家基因，但只有部分細(xì)胞含有奢侈基因D．奢侈基因能表達(dá)說明細(xì)胞已發(fā)生了分化答案C解析管家基因在所有細(xì)胞中都表達(dá)，其指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞生命活動(dòng)所必需的，A正確；奢侈基因只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)，其表達(dá)產(chǎn)物賦予細(xì)胞特定的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能，B正確；所有細(xì)胞中都含有管家基因和奢侈基因，奢侈基因只在特定細(xì)胞中表達(dá)，C錯(cuò)誤。三、表觀遺傳及基因與性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系1．表觀遺傳(1)概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。(2)類型：表觀遺傳的類型有DNA的甲基化、組蛋白的甲基化和乙?；?。(3)表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過程中。(4)實(shí)例：蜂王和工蜂。2．基因與性狀間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)基因控制生物體的性狀eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①一個(gè)基因\o(→,\s\up7(控制))一個(gè)性狀,②一個(gè)基因\o(→,\s\up7(控制))\a\vs4\al\co1(多個(gè)性狀如基因間相互作用),③多個(gè)基因\o(→,\s\up7(控制))\a\vs4\al\co1(一個(gè)性狀如人的身高)))(2)生物體的性狀還受環(huán)境條件的影響。(3)基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。判斷正誤(1)表觀遺傳現(xiàn)象由于基因的堿基序列沒有改變，因此生物體的性狀也不會(huì)發(fā)生改變()(2)吸煙會(huì)導(dǎo)致精子中DNA的甲基化水平升高，從而影響基因的表達(dá)()(3)基因與性狀是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系()(4)生物有些性狀可以由多個(gè)基因決定，但一個(gè)基因不會(huì)與多個(gè)性狀有關(guān)()答案(1)×(2)√(3)×(4)×解析(1)表觀遺傳是指生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。(3)在大多數(shù)情況下，基因與性狀并不是簡單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。(4)生物有些性狀可以由多個(gè)基因決定，一個(gè)基因也可能與多個(gè)性狀有關(guān)。任務(wù)二：表觀遺傳結(jié)合教材“思考·討論：柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳”提供的資料，回答下列問題：(1)資料1中植株A和植株B的花的形態(tài)不同是基因不同導(dǎo)致的，還是基因的表達(dá)不同導(dǎo)致的？提示植株A與植株B的花形態(tài)不同是基因的表達(dá)不同導(dǎo)致的。(2)導(dǎo)致植株B中Lcyc基因不表達(dá)的原因是什么？提示植株B的Lcyc基因被高度甲基化。(3)分析資料1，F(xiàn)1的花為什么與植株A的相似？在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？提示F1植株同時(shí)含有來自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能夠表達(dá)，表現(xiàn)為顯性；植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化，基因表達(dá)受到抑制，表現(xiàn)為隱性。因此，同時(shí)含有這兩個(gè)基因的F1中，F(xiàn)1的花與植株A的相似。F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個(gè)來自植株B的Lcyc基因，由于該基因被高度甲基化，基因表達(dá)受到抑制，因此，這部分植株的花與植株B相似。(4)Lcyc基因的高度甲基化修飾能夠遺傳嗎？判斷的理由是什么？提示能；因?yàn)镕2中一部分植株的花與植株B相似，說明Lcyc基因的高度甲基化修飾能夠遺傳。(5)資料2中，F(xiàn)1小鼠的基因型都是Avya，小鼠毛色為什么不是黃色而是表現(xiàn)出介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型？提示因?yàn)樾∈蟮腁vy基因的前端有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)，當(dāng)這些位點(diǎn)甲基化后，Avy基因的表達(dá)就受到抑制，并且甲基化程度越高，受到的抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深。(6)資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？提示資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象都表現(xiàn)為基因的堿基序列保持不變，但基因的表達(dá)受到抑制，因此性狀發(fā)生改變，而且這種改變可以遺傳。表觀遺傳的特點(diǎn)及調(diào)控機(jī)制(1)特點(diǎn)①可遺傳性：即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細(xì)胞、個(gè)體間遺傳。②可逆性的基因表達(dá)：如甲基化時(shí)，可影響基因的表達(dá)；去甲基化時(shí)，可恢復(fù)基因的表達(dá)。③不變性：基因的堿基序列不變。(2)三種常見的調(diào)控機(jī)制①DNA甲基化修飾：主要抑制轉(zhuǎn)錄。②非編碼RNA干擾(例如miRNA)：主要抑制翻譯。③組蛋白甲基化、乙?；?。5．(2023·河北石家莊高一月考)下列哪項(xiàng)不屬于表觀遺傳的特點(diǎn)()A．對(duì)表型的影響可遺傳給后代B．DNA分子堿基可能連接多個(gè)甲基基團(tuán)C．甲基化導(dǎo)致DNA堿基序列發(fā)生改變D．可由組蛋白的某些修飾導(dǎo)致答案C解析表觀遺傳對(duì)表型的影響，可以遺傳給后代，使后代出現(xiàn)同樣的表型，A不符合題意；一段堿基序列中可能存在多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)，所以DNA分子堿基可能連接多個(gè)甲基基團(tuán)，B不符合題意；甲基化不會(huì)導(dǎo)致DNA堿基序列發(fā)生改變，但會(huì)抑制相關(guān)基因表達(dá)，進(jìn)而對(duì)表型產(chǎn)生影響，C符合題意；除了DNA甲基化，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙?；刃揎椧矔?huì)影響基因的表達(dá)，D不符合題意。6．(2023·江蘇淮安高一期中)下列關(guān)于基因與性狀關(guān)