高中生物必修二基因表達(dá)與形狀的關(guān)系答案

高中生物必修二基因表達(dá)與形狀的關(guān)系答案

問題探討

同一株水毛箕，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現(xiàn)出了兩種不

同的形態(tài)。

討論

1.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎？

【答案】這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成是一樣的。

2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？

【提示】這兩種葉形的差異，可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的。

思考與討論1

1.這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？

【提示】3種基因轉(zhuǎn)錄的mRNA分別出現(xiàn)在3種細(xì)胞中，表明每種

細(xì)胞只合成3種蛋白質(zhì)中的一種。因此，這3種細(xì)胞中合成的蛋白

質(zhì)種類不完全相同，雖然有些蛋白質(zhì)在所有的細(xì)胞中都合成，但也有

一些特定功能的蛋白質(zhì)只在特定的細(xì)胞中合成。

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(cè)到其中一種基因的mRNA,這一事實(shí)說明了什么？

【答案】這一事實(shí)說明，細(xì)胞中并不是所有的基因都表達(dá)，基因的表

達(dá)存在選擇性。

思考與討論2

1.上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？

【答案】柳穿魚花的形態(tài)改變是因?yàn)長(zhǎng)cyc基因的部分堿基被高度甲

基化，小鼠毛色的改變是因?yàn)锳XY基因的前端有一段影響AXY基因

表達(dá)的特殊的堿基序列被甲基化。發(fā)生在基因或基因前端的甲基化修

飾均導(dǎo)致相關(guān)基因的表達(dá)受到抑制，進(jìn)而影響性狀。

2.分析資料1,F1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？

【答案】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基因由于部分

堿基被甲基化，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，由于該基因的部分堿基

被甲基化，基因表達(dá)受到抑制，因此，這部分植株的花與植株B的相

似。

3.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？這對(duì)你認(rèn)識(shí)基因

和性狀的關(guān)系有什么啟示？

【答案】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，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達(dá)，進(jìn)而

對(duì)表型產(chǎn)生影響。這種DNA甲基化修飾可以遺傳給后代，使后代出

現(xiàn)同樣的表型。

基因的堿基序列保持不變，性狀發(fā)生改變，這表明基因與性狀的關(guān)系

并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，基因的表達(dá)受到很多因素的影響，體

現(xiàn)了基因與性狀之間關(guān)系的復(fù)雜性。

批判性思維

你如何評(píng)價(jià)基因決定生物體的性狀這一觀點(diǎn)？

【提示】此問題旨在引導(dǎo)學(xué)生客觀全面地評(píng)價(jià)基因決定生物體的性狀

的觀點(diǎn)，性狀的形成往往是內(nèi)因（基因）與外因（環(huán)境）相互作用的

結(jié)果，并且環(huán)境能夠通過對(duì)基因或染色體上其他成分的修飾，調(diào)控基

因的表達(dá)，進(jìn)而影響性狀。

思維性訓(xùn)練

請(qǐng)針對(duì)高溫培養(yǎng)殘翅果蠅幼蟲得到翅長(zhǎng)接近正常的果蠅成蟲的原因

提出假說，進(jìn)行解釋。

【提示】果蠅翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因控制下

合成的，酶的活性受溫度、pH等條件的影響。有些同學(xué)可能會(huì)在表

觀遺傳方面思考，教師應(yīng)提醒學(xué)生表觀遺傳是能夠遺傳的，而此段文

字中表述的現(xiàn)象并未發(fā)生遺傳。

練習(xí)與應(yīng)用

一、概念檢測(cè)

1.個(gè)體的性狀和細(xì)胞的分化都取決于基因的表達(dá)及其調(diào)控。判斷下

列相關(guān)表述是否正確。

（1）基因與性狀之間是——對(duì)應(yīng)的關(guān)系。（x）

（2）細(xì)胞分化產(chǎn)生不同類型的細(xì)胞，是因?yàn)椴煌愋偷募?xì)胞內(nèi)基因

的表達(dá)存在差異。（V）

2.我國(guó)科學(xué)家將含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精

卵中，由該受精卵發(fā)育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子,

可治療血友病。下列敘述錯(cuò)誤的是（C）

A.這項(xiàng)研究說明人和羊共用一套遺傳密碼

B.該羊的乳腺細(xì)胞中含有人的凝血因子基因

C.該羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因

D.該羊的后代也可能含有人的凝血因子基因

二、拓展應(yīng)用

1.有人說，"基因是導(dǎo)演，蛋白質(zhì)是演員，性狀是演員的表演作品。"

你認(rèn)為這種說法有道理嗎？為什么？請(qǐng)你整理總結(jié)基因、蛋白質(zhì)和性

狀三者之間的關(guān)系。

【提示】這種說法有一定的道理。基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片

段，DNA上特定的堿基排列順序，蘊(yùn)含著一定的遺傳信息，可類比

成組織者（導(dǎo)演），負(fù)責(zé)整部作品的呈現(xiàn)；蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要

承擔(dān)者，具體參與細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)，可類比成執(zhí)行者（演員）；

而性狀則是生物體表現(xiàn)出來的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理和行為等特征的總和，

主要是由蛋白質(zhì)參與完成的，可類比成呈現(xiàn)方式（作品）。當(dāng)然，打

比方總會(huì)有比得不合理之處，因此，只能說有一定的道理。三者之間

的關(guān)系是：基因通過控制蛋白質(zhì)的合成控制生物體的性狀。

2.孟德爾通過豌豆雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了分離定律和自由組合定律，然而,

與他同時(shí)代的一些生物學(xué)家利用某些植物做一些性狀的雜交實(shí)驗(yàn)時(shí)，

并沒有得出3:1和9:3:3:1的數(shù)量比；孟德爾用山柳菊也未

得到與豌豆雜交實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果。請(qǐng)回答下列問題。

（1）為什么利用這些植物進(jìn)行某些性狀的雜交實(shí)驗(yàn)時(shí)，難以得出3:

1和9:3:3:1的數(shù)量比？請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)可能的原因作出

推測(cè)。

【提示】第一，基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的——對(duì)應(yīng)的關(guān)系，存

在多對(duì)基因控制一對(duì)性狀和一對(duì)基因控制多對(duì)性狀的情形；第二，核

基因在染色體上呈線性排列，因此這些基因有可能位于同源染色體上,

導(dǎo)致這些基因控制的性狀不遵循自由組合定律；第三，某些植物進(jìn)行

無性生殖，性狀傳遞也不遵循孟德爾遺傳規(guī)律；第四，個(gè)別性狀可能

是細(xì)胞質(zhì)基因控制或與母本提供的細(xì)胞質(zhì)成分有關(guān)。

（2）你怎樣看待科學(xué)實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性？

【提示】科學(xué)實(shí)驗(yàn)必須是可重復(fù)的，只有這樣才能說明實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和

結(jié)果是一種必然規(guī)律，而不是偶然發(fā)生的?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性包括

兩方面：第一，實(shí)驗(yàn)樣本量足夠大，在相同實(shí)驗(yàn)條件下要有足夠的重

復(fù)觀察次數(shù)；第二，任何實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性應(yīng)經(jīng)得起獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)的

考驗(yàn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)是檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性的唯一方法。由于生物多樣性

的存在，不同生物的背景條件隱蔽且不一致（如山柳菊以無性生殖為

主），導(dǎo)致生命世界的很多現(xiàn)象具有獨(dú)特性，不能用統(tǒng)一的定律解釋。

因此，生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性是有一定前提和條件限制的。

3.某種貓的雄性個(gè)體有兩種毛色：黃色和黑色；而雌性個(gè)體有三種毛

色：黃色、黑色、黑黃相間。分析這種貓的基因，發(fā)現(xiàn)控制毛色的基

因是位于X染色體上的一對(duì)等位基因：X。（黃色）和XB（黑色），

雄貓只有一條X染色體，因此，毛色不是黃色就是黑色。而雌貓卻出

現(xiàn)了黑黃相間的類型，這是為什么呢？是不是雌貓的有些細(xì)胞內(nèi)Xo

表達(dá)，而另一些細(xì)胞內(nèi)XB表達(dá)呢？請(qǐng)查找資料，尋找答案。

【提示】這是一道開放性問題，意圖是讓學(xué)生學(xué)會(huì)查閱資料，并不要

求學(xué)生給出標(biāo)準(zhǔn)答案。

資料顯示：哺乳動(dòng)物雌雄個(gè)體的體細(xì)胞中雖然X染色體數(shù)量不同，但

X染色體上的基因所表達(dá)的蛋白質(zhì)的量是平衡的，這個(gè)過程稱為劑量

補(bǔ)償。雌貓比雄貓多出1條X染色體，由于劑量補(bǔ)償效應(yīng),在胚胎

初期，細(xì)胞中的I條X染色體就會(huì)隨機(jī)發(fā)生固縮失活，形成巴氏小

體，而且發(fā)生染色體失活的細(xì)胞通過有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞也保留相

同的染色體失活狀態(tài)。

對(duì)于基因型為XBXO的雌貓，如果體細(xì)胞中攜帶黑毛基因B的X染

色體失活，XB就不能表達(dá)，而另一條X染色體上的Xo表達(dá)，那么

由該細(xì)胞增殖而來的皮膚上會(huì)長(zhǎng)出黃色體毛；同理，如果體細(xì)胞中攜

帶黃毛基因。的X染色體失活，則Xo不表達(dá)，XB表達(dá)，由該細(xì)胞

增殖而來的皮膚上就會(huì)長(zhǎng)出黑色體毛。因此，基因型為XBXo的雌貓

會(huì)呈現(xiàn)黑黃相間的毛色。

復(fù)習(xí)與提高

一、選擇題

1.已知一段雙鏈DNA中，鳥口票嶺所占的比例為20%，由這段DNA

轉(zhuǎn)錄出來的mRNA中，胞口密咤的比例是(D)

A.10%B.20%C.40%D.無法確定

2.一條肽鏈有500個(gè)氨基酸，則作為合成該肽鏈模板的mRNA和

用來轉(zhuǎn)錄mRNA的DNA的堿基至少有(D)

A.500個(gè)和1000個(gè)

B.1000個(gè)和2000個(gè)

C.1500個(gè)和1500個(gè)

D.1500個(gè)和3000個(gè)

3.基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤

的是(C)

A.轉(zhuǎn)錄和翻譯都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則

B.轉(zhuǎn)錄以核糖核甘酸為原料，翻譯以氨基酸為原料

C.遺傳信息既可以從DNA流向蛋白質(zhì)，也可以從蛋白質(zhì)流向DNA

D.在真核細(xì)胞中，染色體上基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯是在細(xì)胞內(nèi)的不同區(qū)

室中進(jìn)行的

4.基于對(duì)基因與生物體性狀關(guān)系的理解，判斷下列表述正確的是(A)

A.生物體的性狀主要是由基因決定的

B.每種性狀都是由一個(gè)特定的基因決定的

C.基因都是通過控制酶的合成來控制性狀的

D.基因的堿基序列相同，該基因決定的性狀一定相同

5.人體的神經(jīng)細(xì)胞和肌細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同，是因?yàn)檫@兩

種細(xì)胞內(nèi)(C)

A.tRNA不同

B.rRNA不同

C.mRNA不同

D.DNA上的遺傳信息不同

二、非選擇題

1.我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在體外實(shí)驗(yàn)條件下，某兩種蛋白質(zhì)可以形成含鐵

的桿狀多聚體，這種多聚體能識(shí)別外界磁場(chǎng)并自動(dòng)順應(yīng)磁場(chǎng)方向排列。

編碼這兩種蛋白質(zhì)的基因，在家鴿的視網(wǎng)膜中共同表達(dá)。請(qǐng)回答下列

問題。

(1)家鴿視網(wǎng)膜細(xì)胞表達(dá)這兩種蛋白質(zhì)的基本過程是

(2)家鴿的所有細(xì)胞是否都含有這兩個(gè)基因并進(jìn)行表達(dá)(答"是"

或"否")判斷的理由是

(3)如果這兩個(gè)基因失去功能，家鴿的行為可能發(fā)生的變化是

。要驗(yàn)證你的推測(cè)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，寫出你的實(shí)驗(yàn)思路：_o

【答案】(1)在視網(wǎng)膜細(xì)胞的細(xì)胞核中，編碼這兩種蛋白質(zhì)的基因

分別轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA,mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，在核糖體

上翻譯出蛋白質(zhì)。

（2）否。家鴿的所有細(xì)胞均由受精卵發(fā)育而來，因此所有的細(xì)胞都

含有這兩個(gè)基因，但這兩個(gè)基因只在部分細(xì)胞（如視網(wǎng)膜細(xì)胞）中特

異性表達(dá)，不會(huì)在所有細(xì)胞中都表達(dá)。

（3）無法合成有功能的含鐵的桿狀蛋白質(zhì)多聚體，可能導(dǎo)致家鴿無

法"導(dǎo)航"，失去方向感。以A、B分別代表編碼這兩種蛋白質(zhì)的基

因。先設(shè)法去除家鴿的這兩個(gè)基因（基因敲除），組別為①去除A

基因，②去除B基因，③同時(shí)去除A基因和B基因，④不去除基因

的家鴿（對(duì)照組）；分別測(cè)定4組家鴿視網(wǎng)膜細(xì)胞中是否有含鐵的桿

狀蛋白質(zhì)多聚體，如果有，進(jìn)一步測(cè)定含量；然后在同一條件下放飛

4組家鴿，觀察它們的定向運(yùn)動(dòng)能力；實(shí)驗(yàn)要重復(fù)多次，確保可重復(fù)

性。

【提示】本題訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)照原則、可

重復(fù)原則等；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路也并非只有參考答案提供的一種方式，只

要能讓這兩種蛋白質(zhì)失去功能，并能檢測(cè)性狀的變化，就可以驗(yàn)證推

測(cè)的正確性。

2.在人群中，有多種遺傳病是由苯丙氨酸的代謝缺陷所致。人體內(nèi)

苯丙氨酸的代謝途徑如下圖所示。

酣”彳尿黑酸々??乙酰乙酸

酶①/酶⑤