高中生物【基因表達(dá)與性狀的關(guān)系】教學(xué)資源

高中生物【基因表達(dá)與性狀的關(guān)系】教學(xué)資源

（豳闔0自主導(dǎo)讀\

一'基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

1.基因通過控制?___________來控制回__________，進(jìn)而控制生物體的

性狀。

實例分析

皺粒豌豆的形成人的白化癥狀的形成

編碼國___________的基因異常

皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來1

DNA不能合成酪氨酸酶

7發(fā)生了基因突變

I

序列，使編碼團(tuán)_____的基因被打亂老年人頭發(fā)變白是由于酪氨酸酶的活性

1降低

淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低

1囪___________不能轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?/p>

圖_______合成受阻，含量降低1

1表現(xiàn)出白化癥狀

淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮

不同于老年人頭發(fā)變白現(xiàn)象

2.基因通過控制⑦_(dá)______________直接控制生物體的性狀。

實例分析

囊性纖維化

編碼CFTR蛋白的基因缺失了國__________

CFTR蛋白在第508位缺少回____________

CFTR蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致其功能異常

患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量生長繁殖，使肺功能嚴(yán)

重受損

二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

意義是生物體多種回形成的基礎(chǔ)

〔

細(xì)結(jié)果形成了基因回____________,但形態(tài)、結(jié)構(gòu)和

胞

分功能四的不同類型的細(xì)胞

化一類是在所有細(xì)胞2W令衣

〕基因的中都表達(dá)D舔基因

本質(zhì)選擇性父類

表達(dá)另一類是僅在某類小胰島*

J細(xì)胞中回梟因

與基因表達(dá)的調(diào)校才關(guān)表達(dá)

三、表觀遺傳

本質(zhì)廠生物體13保持不變

特征L圜___________和回_______發(fā)生回________變化

DNA甲基化是箝DNA分子中的城梟

建雪板選作校地加上甲基的見象

國就構(gòu)成染色體的組蛋白的回_________________化、

表嗎_______________化等底飾

觀

遺

傳廠柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳

修典一基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異

實例

一個蜂群中的蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而

匚來的，但它們在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方

面截然不同

蛆吸煙會使人的體細(xì)胞內(nèi)回________的甲基化水平

相關(guān)升高，對染色體上的回也會產(chǎn)生影響

四、基因與性狀間的對應(yīng)關(guān)系

1.在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。

(1)一個基因現(xiàn)

種性狀。

(2)一個基因拴阻多種性狀。

(3)多個基因控覦一種性狀。

/基因型相同，表型可能不同

⑷生物體的性狀還受環(huán)境條件的影響,是園_____________和圜

共同作用的結(jié)果。

2.基因與基因、基因與囿_____________、基因與圜___________之間存

在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著

生物體的性狀。

［答案自填］①酶的合成因代謝過程團(tuán)淀粉分支酶

因淀粉應(yīng)酪氨酸酶叵］酪氨酸⑦蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)區(qū)］3個堿基團(tuán)苯

丙氨酸四性狀回相同園各不相同西特異性因基因的堿基序列0

基因表達(dá)回表型因可遺傳國甲基四乙酰四DNA

四組蛋白四生物體的基因團(tuán)環(huán)境條件四基因表達(dá)產(chǎn)物?環(huán)境

-----＜固圖即圈)------

(1)基因可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)生物體內(nèi)所有的細(xì)胞都要發(fā)生細(xì)胞分化，吸煙會影響基因的表達(dá)。()

(3)表觀遺傳現(xiàn)象由于基因的堿基序列沒有改變，因此不會遺傳給下一代。

()

(4)生物體的性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，基因型相同，表型相同；

基因型不同，表型不同。()

(5)基因與性狀的關(guān)系是一對一的線性關(guān)系。()

答案：⑴J(2)X(3)X(4)X(5)X

核［心E知識突破

核心點一基因'蛋白質(zhì)和性狀的關(guān)系

OkBSNSh

i.基因、蛋白質(zhì)和性狀的關(guān)系

控制蛋白質(zhì)合成(表達(dá)遺傳信息)

人

譽(yù)

復(fù)制復(fù)制

信

轉(zhuǎn)錄翻注

息蛋白質(zhì)

............2：.(m)RNA

的逆轉(zhuǎn)錄‘"一’(性狀)

傳

遞tRNA---------------------------

rRNA—麗mi

脫氧核甘酸序列―^核糖核背酸序列——氨基酸序列

遺傳信息——"遺傳密碼(密碼子)

2.基因?qū)π誀羁刂频膬煞N途徑

細(xì)胞代謝^

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(直接控制)

［溫馨提示］(1)部分結(jié)構(gòu)蛋白直接參與生物體或細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成，所以基因

直接控制結(jié)構(gòu)蛋白的合成，直接控制生物體的性狀。

⑵體現(xiàn)生物性狀的部分物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，例如甲狀腺激素、淀

粉、色素等，這部分性狀往往是基因通過控制酶的合成間接控制的。

■園I霞（通1醫(yī)＞

1.下列關(guān)于基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系的敘述，正確的是（）

A.皺粒豌豆的DNA中，編碼淀粉分支酶的基因的堿基序列被打亂，導(dǎo)致

淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮

B.人表現(xiàn)出白化癥狀體現(xiàn)了基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的

性狀

C.基因與性狀之間的關(guān)系為一種性狀由一個基因控制

D.囊性纖維化患者中，編碼CFTR蛋白的基因增添了兩個堿基，導(dǎo)致CFTR

蛋白的結(jié)構(gòu)受到了影響

解析：選A。皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼

淀粉分支酶的基因，導(dǎo)致淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)

淀粉含量降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮，A正確。人的白化癥狀是由

控制酪氨酸酶的基因異常引起的，體現(xiàn)了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，B錯誤?；蚺c性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)

的關(guān)系，同一個基因可能影響多個性狀，一個性狀可以受到多個基因的影響，C

錯誤。囊性纖維化患者中編碼CFTR蛋白的基因缺失了三個堿基，而非增添了兩

個堿基，D錯誤。

2.下圖為人體中基因?qū)π誀羁刂七^程的示意圖，據(jù)圖分析，下列敘述正確

的是（）

II、、一正常紅細(xì)胞

|基因1||Mi|血紅蛋白鐮刀狀紅細(xì)胞

------①②

在田c11酪氨酸

基因2乂2=＞酪氨酸酶-------

IIz2,黑色素

A.過程①②都主要發(fā)生在細(xì)胞核中

B.基因1、2對生物體的性狀的控制方式相同

C.Mi和M?不可能同時出現(xiàn)在同一個細(xì)胞中

D.老年人的黑色素細(xì)胞中不含M2

解析：選C。題圖中①代表轉(zhuǎn)錄過程，②代表翻譯過程，人體細(xì)胞為真核細(xì)

胞，轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中，翻譯主要發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，A項錯誤?；?對

生物體的性狀控制方式是通過直接控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而控制生物體的性狀；

基因2對生物體的性狀控制方式是控制酶的合成，從而控制代謝過程，進(jìn)而間接

控制生物體的性狀，B項錯誤。Mi、M2體現(xiàn)了特定基因的選擇性表達(dá)，不可能

同時出現(xiàn)在同一個細(xì)胞中，C項正確。老年人的黑色素細(xì)胞中含有M2,但其翻

譯合成的酪氨酸酶的活性降低，使黑色素的合成減少，進(jìn)而導(dǎo)致白頭發(fā)的出現(xiàn)，

D項錯誤。

?拓展延伸長句特訓(xùn)____________一需考接軌

(1)通過鐮狀細(xì)胞貧血的發(fā)病機(jī)理可知，基因控制生物體性狀的途徑是

答案：基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀

(2)人體衰老時頭發(fā)會變白和白化病病人頭發(fā)變白是否有區(qū)別？

原因是__________________________________________________________________

答案：有區(qū)別衰老時頭發(fā)之所以變白，是因為控制黑色素形成的酪氨酸酶

活性降低，黑色素合成減少；而白化病病人是由于控制黑色素合成的酪氨酸酶基

因異常，使酪氨酸酶根本無法合成，導(dǎo)致患者不能合成黑色素，表現(xiàn)出白化癥狀

核心點二細(xì)胞分化與表觀遺傳

■發(fā)I展I認(rèn)?知，

1.細(xì)胞分化的機(jī)理

(1)本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)，即在個體發(fā)育中，不同的細(xì)胞中遺傳信息的

執(zhí)行情況不同，轉(zhuǎn)錄出不同的mRNA,控制合成不同的蛋白質(zhì)。

(2)圖示

受精卵

含全套基因A、B、C、D

@細(xì)胞|分裂

含全套基四碗含全套基因

A、B、C、D出”A、B、C、D

［表達(dá)基因A、B］表達(dá)基因B、C

mRNAmRNA

II

蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)

II

含全套基因A

B、_____________?

細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同

⑶標(biāo)志

①分子水平：合成某種細(xì)胞特有的蛋白質(zhì)（如唾液淀粉酶、胰島素）。

②細(xì)胞水平：形成不同種類的細(xì)胞（尤其是細(xì)胞器種類和數(shù)量有較大差異）。

2.表觀遺傳

⑴特點

①可遺傳性，即這種改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細(xì)胞個體間遺傳。

②可逆性的基因表達(dá)。如甲基化時，可影響基因的表達(dá)；去甲基化時，可恢

復(fù)基因的表達(dá)。

③沒有DNA堿基序列的改變。

⑵機(jī)制

DNA的基因中的堿基序列沒有變化，但部分堿

常黑-基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表

達(dá)，進(jìn)而影響表型

用乙?；讶旧w組蛋白的正電荷屏蔽

組蛋白的掉。組蛋白的正電荷一旦減少，其與DNA

乙?；慕Y(jié)合就會減弱，這部分的DNA就會“松

開”，激活相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄

RNA干擾是正常生物體內(nèi)抑制特定基因表達(dá)的一

種現(xiàn)象

（3）實例

①柳穿魚花形的遺傳分析

柳穿魚花形有左右對稱和中心對稱兩種。柳穿魚細(xì)胞內(nèi)的DNA序列完全相

同，不同的是Lcyc基因的甲基化程度。即

〃植株A-Lcyc基因甲基化程度低fLc/基因表達(dá)一

v左右對稱的花

|植株B-Lcyc基因高度甲基化fLcyc基因不表達(dá)一

、中心對稱的花

科學(xué)家進(jìn)行了如下實驗:

自交

F2多數(shù)與A相似,

AxB=>艮（與A相似）c=O

少數(shù)與B相似

這說明DNA甲基化能通過生殖細(xì)胞遺傳給下一代。

②某種實驗小鼠不同毛色的遺傳分析

―|a序列|~（A"基因）

A"基因正常表達(dá)，黃色毛

甲甚

---「序歹。|---

1f—飛〉------基--因--表--達(dá)被部分抑制，中間色毛

甲基

他,、

cA”基因表達(dá)被完全抑制,黑色毛

該種小鼠的毛色除了受A〃y基因控制，還受到Avy基因上游的一段特殊的堿

基序列（a序列）控制。a序列既可以使Avy基因正常表達(dá)（小鼠毛色全部為黃色），

也可以使A〃y基因的表達(dá)被完全抑制（小鼠毛色全部為黑色）。另外，a序列還能

夠調(diào)控Avy基因的表達(dá)水平，使小鼠毛色呈現(xiàn)出介于黃色和黑色之間的一系列過

渡類型。

A”基因上游甲基化=>抑制A”基因表達(dá)

甲基化程度越高，抑制

越明顯，毛色就越深

V

純種黃毛鼠（A'A、）

X介于黃色和黑色之間

純種黑毛鼠（aa）的一系列過渡類型

［溫馨提示］表觀遺傳機(jī)制可以使動物打破DNA序列變化緩慢的限制，使

后代能迅速獲得上一代生物對環(huán)境因素作出反應(yīng)而發(fā)生的變化。

■國南d通?醫(yī)!

1.下表是人體內(nèi)的紅細(xì)胞（未成熟）、胰島B細(xì)胞、漿細(xì)胞內(nèi)所含有的部分

核基因及這些基因表達(dá)的情況（“+”表示該基因表達(dá)，“一”表示該基因未表

達(dá)）。下列有關(guān)敘述正確的是（）

血紅蛋白有氧呼吸有

胰島素基因抗體基因

基因關(guān)酶基因

紅細(xì)胞+——+

胰島B細(xì)胞—①—+

漿細(xì)胞———+②

A.①②均表示“十”

B.此表說明細(xì)胞分化導(dǎo)致基因的選擇性表達(dá)

C.三種細(xì)胞中mRNA和蛋白質(zhì)種類完全不同

D.三種細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同的根本原因是核基因種類不完全

相同

解析：選A。血紅蛋白基因只在未成熟的紅細(xì)胞中表達(dá)，胰島素基因只在胰

島B細(xì)胞中表達(dá)，抗體基因只在漿細(xì)胞中表達(dá)，有氧呼吸有關(guān)酶基因在三種細(xì)

胞中均表達(dá)，則①②均表示“+”，A正確：題表說明基因的選擇性表達(dá)導(dǎo)致細(xì)

胞分化，B錯誤；三種細(xì)胞中mRNA和蛋白質(zhì)種類不完全相同，C錯誤；三種

體細(xì)胞中都含有表中所列的四種基因，是因為人體細(xì)胞都來源于同一個受精卵，

含有相同的遺傳信息，三種細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同的根本原因是基因

的選擇性表達(dá)，D錯誤。

2.柳穿魚植株A和植株B花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，其他方面基本相同。下列敘

述不正確的是（）

植株A植株B

A.兩株柳穿魚體內(nèi)的Lcyc基因的序列相同

B.柳穿魚的葉肉細(xì)胞內(nèi)不存在Lcyc基因

C.植株B的Lcyc基因不表達(dá)的原因是它被高度甲基化了

D.兩植株雜交，F(xiàn)2中有少部分的花與植株B相似

解析：選B。柳穿魚的所有細(xì)胞內(nèi)都有Lcyc基因。

3.在一個蜂群中，少數(shù)幼蟲一直取食蜂王漿而發(fā)育成蜂王，而大多數(shù)幼蟲

以花粉和花蜜為食而發(fā)育成工蜂。Dnmt3蛋白是?！▋z3基因表達(dá)的一種DNA甲

基化轉(zhuǎn)移酶，能使ONA某些區(qū)域添加甲基基團(tuán)（如下圖所示）。敲除Dnmt3基因

后，蜜蜂幼蟲將發(fā)育成蜂王，這與幼蟲取食蜂王漿有相同的效果，下列有關(guān)敘述

錯誤的是（）

NH

2NH2

Dnmt3

CH,

H

5-甲基胞啼咤

AGTCCGCGTTACGTAGC

TCAGGCGCAATGCATCG

部分被甲基化的DNA片段

A.被甲基化的DNA片段中遺傳信息發(fā)生改變，從而使生物的性狀發(fā)生改

變

B.蜂群中蜜蜂幼蟲是否發(fā)育成蜂王可能與體內(nèi)重要基因是否甲基化有關(guān)

C.DNA甲基化后可能干擾了RNA聚合酶等對DNA部分區(qū)域的識別和結(jié)

合

D.胞嚓咤和5-甲基胞喀咤在DNA分子中都可以與鳥喋吟配對

解析：選A。從題圖可以看出，DNA甲基化并沒有改變DNA內(nèi)部的堿基排

列順序，未改變DNA片段的遺傳信息，A錯誤。由題干可知，D〃加/3基因強(qiáng)至

某種mRNA期生Dnmt3蛋白也^DNA某些區(qū)域甲基化空卷發(fā)育成工蜂，進(jìn)

而可推知蜜蜂幼蟲是否發(fā)育成蜂王可能與體內(nèi)重要基因是否甲基化有關(guān)，B正

確。DNA甲基化后可能干擾了RNA聚合酶等對DNA部分區(qū)域的識別和結(jié)合，

導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄和翻譯過程發(fā)生變化，使生物表現(xiàn)出不同的性狀，C正確。胞喀。定和

5-甲基胞喀。定在DNA分子中都可以與鳥喋吟配對，D正確。

核心知識小結(jié)

［規(guī)范答題］

［要點回眸］

1.基因控制生物體的性狀的兩條途徑

基因表達(dá)L基因控制生物體的性狀的兩種

~產(chǎn)物與性-T方式

狀的關(guān)系L基因與生物體的性狀之間的關(guān)系(1)通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控

偷

閭_基因的選擇性表表達(dá)基因的種類制生物體的性狀。

達(dá)一達(dá)與血胞分化二者關(guān)系

與.

性(2)通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的

表

觀T

基因的破電序列保持不變

遺

-傳性狀。

1/基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化

生物體多種性狀的形成都是以細(xì)胞分化為

基因和性2.

一表型=基因型+環(huán)境

狀的關(guān)系

基礎(chǔ)的。

3.細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。

4.基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。

5.表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、

發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。

6.一個基因可能影響或控制多種性狀，一種

性狀也可能由多個基因控制。

0基礎(chǔ)鞏固

1.下列關(guān)于基因與性狀關(guān)系的敘述，錯誤的是（）

A.一種性狀可受一對或多對等位基因的控制

B.性狀都是由基因控制合成的蛋白質(zhì)直接體現(xiàn)的

C.環(huán)境條件如光照、溫度等會影響性狀的表達(dá)

D.性別、年齡、營養(yǎng)狀況等會影響性狀的表達(dá)

解析：選B?；蚺c性狀的關(guān)系并不都是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系，一種性狀

可受一對或多對等位基因的控制，A正確；性狀是由基因控制合成的蛋白質(zhì)直接

體現(xiàn)的或是基因通過控制酶的合成來間接控制代謝過程的，B錯誤；環(huán)境條件如

光照、溫度、性別、年齡、營養(yǎng)狀況等都會影響性狀的表達(dá)，C、D正確。

2.下圖為圓粒豌豆的產(chǎn)生機(jī)制，據(jù)圖判斷，下列敘述錯誤的是（）

蔗糖

淀粉分支

酶基因（R）L淀粉分一

支酬

淀粉型度工圓粒

A.淀粉分支酶基因R是豌豆種子細(xì)胞中具有遺傳效應(yīng)的DNA片段

B.b過程能發(fā)生A與T、C與G的配對

C.R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，可

導(dǎo)致種子中蔗糖增多

D.此圖解體現(xiàn)了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

解析：選Bo基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，A正確；b表示翻譯過程，

該過程中的堿基配對方式為A—U、C—G,B錯誤；淀粉分支酶能催化蔗糖合成

淀粉，R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，可導(dǎo)

致種子中蔗糖增多，C正確；此圖解說明基因能夠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，D正確。

3.早期人們推測細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因發(fā)生了選擇性丟失。為了研究該問

題，科學(xué)家設(shè)計了如下實驗：將雞的核糖體蛋白基因、卵清蛋白基因、供珠蛋白

基因、胰島素基因制備成探針，分別去檢測雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞、胰島細(xì)胞

中的DNA和RNA,檢測結(jié)果如表。下列敘述錯誤的是()

探針DNA檢測結(jié)果RNA檢測結(jié)果

輸卵管紅胰島輸卵管紅胰島

細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞

核糖體

蛋白基++++++

因

卵清蛋

4-+++——一

白基因

P-珠蛋

+++—+—

白基因

胰島素

+++———+

基因

注：“十”表示檢測到，“一”表示未檢測到O

A.由表可知分化后的不同種細(xì)胞可合成相同的蛋白質(zhì)

B.據(jù)表可知核糖體蛋白基因?qū)儆诠芗一?，胰島素基因?qū)儆谏莩藁?/p>

C.雞紅細(xì)胞成熟以后不能檢測到卵清蛋白基因、胰島素基因

D.輸卵管細(xì)胞中隹珠蛋白基因和胰島素基因未表達(dá)也并未發(fā)生丟失，說明

細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)

解析：選C。雞的成熟紅細(xì)胞是由受精卵分裂、分化來的，含有該生物全部

的遺傳物質(zhì)，雞紅細(xì)胞成熟后能檢測到卵清蛋白基因、胰島素基因，C錯誤。

4.黃色小鼠(AA)與黑色小鼠(aa)雜交，產(chǎn)生的B(Aa)不同個體出現(xiàn)了不同

體色。研究表明，不同體色的小鼠A基因的堿基序列相同，但A基因中二核昔

酸(CpG)的胞喀咤有不同程度的甲基化(如下圖所示)，已知甲基化不影響DNA復(fù)

制。下列有關(guān)分析錯誤的是()