2025屆新教材高考生物一輪復(fù)習(xí)第5單元遺傳的分子基礎(chǔ)第15講第2課時(shí)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系學(xué)案新人教版

PAGE12-第2課時(shí)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系必備學(xué)問固本夯基一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系1.干脆限制途徑(用文字和箭頭表示)基因

生物體的性狀(完善實(shí)例分析如下)2.間接限制途徑(用文字和箭頭表示)基因

生物體的性狀(完善實(shí)例分析如下)(1)白化病致病機(jī)理圖解(2)豌豆的圓粒和皺粒的形成機(jī)理圖解二、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,都是以為基礎(chǔ)的,同一生物體中不同類型的細(xì)胞,基因都是相同的,但各不相同。

2.在不同類型的細(xì)胞中,表達(dá)的基因可分為以下兩類(1)在全部細(xì)胞中都表達(dá)的基因,指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持所必需的,如、等。

(2)只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因,如、等。

三、表觀遺傳四、基因與性狀的關(guān)系在大多數(shù)狀況下,基因與性狀的關(guān)系并不是簡潔的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。生物體的有些性狀是由個(gè)基因確定的,如人的身高;一個(gè)基因也可以影響特性狀,如水稻的Ghd7基因不僅參加開花的調(diào)控,還對(duì)水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用;生物體的性狀還受環(huán)境條件的影響。

概念檢測1.下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹南拗七^程,依據(jù)對(duì)基因與性狀關(guān)系的理解,推斷如下分析是否正確。(1)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。()(2)圖中①過程需RNA聚合酶的催化,②過程需tRNA的幫助。()(3)④⑤過程的結(jié)果存在差異的干脆緣由是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同。()(4)圖中①②過程發(fā)生的主要場所分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的核糖體。()(5)人體蒼老引起白發(fā)的緣由是圖中酪氨酸酶不能合成。()(6)基因限制囊性纖維病與基因2限制性狀的方式相同。()2.基于對(duì)細(xì)胞分化和表觀遺傳的相識(shí),推斷下列表述是否正確。(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),不行逆轉(zhuǎn)。()(2)生物體內(nèi)全部的細(xì)胞都要發(fā)生細(xì)胞分化。()(3)表觀遺傳現(xiàn)象由于基因的堿基序列沒有變更,因此不會(huì)遺傳給下一代。()(4)吸煙會(huì)影響基因的表達(dá)。()核心考點(diǎn)實(shí)力提升考點(diǎn)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系合作探究探究1細(xì)胞分化是基因的選擇性表達(dá)的結(jié)果科學(xué)家提取了雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞和胰島細(xì)胞,對(duì)這3種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測,結(jié)果如下表。檢測的3種細(xì)胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細(xì)胞++++--紅細(xì)胞+++-+-胰島細(xì)胞+++--+(1)這三種細(xì)胞中的基因組成是否相同?它們合成的蛋白質(zhì)種類是否相同?(2)三種細(xì)胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因,但是只檢測到了一種基因的mRNA,由此說明什么問題?探究2表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和蒼老的全過程資料1柳穿魚是一種園林花卉。有兩株柳穿魚,植株A開兩側(cè)對(duì)稱花,植株B開輻射對(duì)稱花。柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)干脆相關(guān)。探討表明,植株B的Lcyc基因不表達(dá)的緣由是它被高度甲基化了?？茖W(xué)家將這兩個(gè)植株作為親本進(jìn)行雜交,F1的花與植株A的相像,F1自交的F2中絕大部分植株的花與植株A的相像,少部分植株的花與植株B的相像。資料2某種試驗(yàn)小鼠的毛色受一對(duì)等位基因Avy和a的限制,Avy為顯性基因,表現(xiàn)為黃色體毛,a為隱性基因,表現(xiàn)為黑色體毛。但基因型為Avya的小鼠,卻表現(xiàn)出不同的毛色:介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。探討表明,這種現(xiàn)象與Avy基因的甲基化有關(guān)。(1)上述資料中,柳穿魚和小鼠性狀變更的緣由是什么?(2)分析資料1,F1的花為什么與植株A的相像?在F2中,為什么有些植株的花與植株B的相像?(3)資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)?(4)同一株水毛茛,袒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)。水中的葉比空氣中的葉要細(xì)小狹長一些。水毛茛兩種形態(tài)的葉,其細(xì)胞的基因組成一樣嗎?葉形的差異是否是表觀遺傳的結(jié)果?最可能是由于什么因素引起的?名師提示(1)DNA甲基化:DNA分子中的堿基被選擇性加上甲基的現(xiàn)象。某個(gè)基因發(fā)生足夠多的甲基化后,其轉(zhuǎn)錄會(huì)被阻擋,從而被關(guān)閉,甲基化被移除,基因就會(huì)被開啟。(2)組蛋白修飾:組成染色體的蛋白質(zhì)分為組蛋白和非組蛋白。其中組蛋白是確定染色體螺旋程度的重要因素,組蛋白常受到多種化學(xué)修飾,如甲基化、乙?；?被稱為組蛋白修飾。組蛋白修飾可影響染色體螺旋化程度,從而影響基因的表達(dá)?？枷蛲黄瓶枷?基因?qū)π誀畹南拗品绞?.人類白化病和苯丙酮尿癥是由代謝異樣引起的疾病,下圖表示在人體代謝中產(chǎn)生這兩類疾病的過程。由圖不能得出的結(jié)論是()①基因可以通過限制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來限制生物的性狀②基因可以通過限制酶的合成來限制生物的性狀③一個(gè)基因只能限制一種性狀④一特性狀可以由多個(gè)基因限制A.①② B.①③ C.②③ D.③④考向2細(xì)胞分化2.(2024浙江)同一個(gè)體的神經(jīng)細(xì)胞與巨噬細(xì)胞的功能不同。下列關(guān)于這兩種細(xì)胞的敘述,錯(cuò)誤的是()A.不會(huì)脫分化到受精卵的狀態(tài)B.細(xì)胞核中的染色體數(shù)目相同C.功能不同是由于發(fā)生了細(xì)胞分化D.功能差異是在減數(shù)分裂過程中形成的考向3表觀遺傳3.下列關(guān)于表觀遺傳的說法,錯(cuò)誤的是()A.表觀遺傳現(xiàn)象的發(fā)覺使“基因的堿基序列代表了全部的遺傳信息”的觀點(diǎn)受到挑戰(zhàn)B.表觀遺傳導(dǎo)致的性狀變更可以遺傳給下一代,屬于可以遺傳的變異C.DNA的甲基化、組蛋白的甲基化和乙?；紩?huì)導(dǎo)致表觀遺傳現(xiàn)象D.表觀遺傳現(xiàn)象僅出現(xiàn)在某些特定生命活動(dòng)過程學(xué)科素養(yǎng)達(dá)成評(píng)價(jià)情境探究一病毒中遺傳信息的傳遞正義單鏈RNA病毒(ssRNAvirus)包括甲肝病毒HAV、腸道病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、口蹄疫病毒、流感病毒、SARS病毒、丙肝病毒HCV、風(fēng)疹病毒等。其基因組為一條正義RNA單鏈。該正義鏈進(jìn)入宿主細(xì)胞后,可以干脆作為mRNA鏈指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成;也可以通過依靠RNA的RNA聚合酶(RDRP)作用,生成負(fù)鏈,再以負(fù)鏈為模板,在RDRP作用下,生成正鏈。這樣就達(dá)到了復(fù)制的目的。同時(shí),生成的正鏈也可作為mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成(見下圖)。(1)圖中+RNA有哪些功能?(2)合成圖中物質(zhì)M、N的場所和原料的供應(yīng)者是宿主細(xì)胞還是病毒?(3)正義單鏈RNA病毒與HIV同屬RNA病毒,請(qǐng)結(jié)合中心法則的模式分別寫出二者的遺傳信息傳遞途徑。(4)核酸是一切生物的遺傳物質(zhì),DNA是主要的遺傳物質(zhì)。請(qǐng)談?wù)勀銓?duì)生物的遺傳物質(zhì)的理解?！厩榫硲?yīng)用】埃博拉病毒(EBOV)的遺傳物質(zhì)(-RNA)是一種單鏈RNA,在宿主細(xì)胞中啟動(dòng)以下途徑進(jìn)行增殖而導(dǎo)致人體患埃博拉出血熱(EBHF)。據(jù)圖推斷不正確的是()A.①③過程都屬于基因表達(dá)B.EBOV的mRNA至少能翻譯出兩種不同蛋白質(zhì)C.過程①與過程③所需的嘧啶比例可能不相同D.埃博拉病毒的-RNA無法干脆感染人體細(xì)胞情境探究二表觀遺傳生命處于不斷變更的環(huán)境中,億萬年的進(jìn)化讓生命之書中隱藏了應(yīng)對(duì)環(huán)境變更的強(qiáng)大潛力。細(xì)胞中基因的表達(dá)始于染色質(zhì)的解螺旋,各種轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到DNA上,啟動(dòng)表達(dá)。探討發(fā)覺,這些過程中都存在著調(diào)控,這種調(diào)控不變更DNA序列,但會(huì)對(duì)基因進(jìn)行修飾,從而引起基因表達(dá)的變更及表型變更,并且有的變更是可遺傳的,即表觀遺傳。例如DNA上結(jié)合一個(gè)甲基基團(tuán)(甲基化),能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及DNA構(gòu)象的變更,從而變更基因表達(dá)。表觀遺傳供應(yīng)了基因何時(shí)、何處、合成何種RNA及蛋白的指令,從而更精確地限制著基因表達(dá)。表觀遺傳是個(gè)體適應(yīng)外界環(huán)境的機(jī)制,在環(huán)境變更時(shí),生物可以通過重編程消退原有的表觀遺傳標(biāo)記,產(chǎn)生適應(yīng)新環(huán)境的表觀遺傳標(biāo)記,這樣既適應(yīng)了環(huán)境變更,也避開了DNA反復(fù)突變?cè)斐傻娜旧w不穩(wěn)定與遺傳信息紊亂。表觀遺傳與人的發(fā)育和疾病密不行分。胚胎發(fā)育早期,建立與子宮內(nèi)環(huán)境相適應(yīng)的表觀遺傳修飾是胚胎發(fā)育過程的核心任務(wù)。母體的飲食、供氧、感染、吸煙等狀況與后代的高血壓、Ⅱ型糖尿病等疾病親密相關(guān)。表觀遺傳變更增加了患有特定疾病的風(fēng)險(xiǎn),但人體可在相當(dāng)程度上忍受這些變更而不發(fā)病,經(jīng)驗(yàn)十幾年或者幾十年的持續(xù)壓力,表觀修飾的彈性被耗盡,細(xì)胞或者組織再也無法正常行使功能,從而產(chǎn)生疾病。現(xiàn)代進(jìn)化理論認(rèn)為生物進(jìn)化是種群基因頻率的變更,現(xiàn)代分子遺傳學(xué)則認(rèn)為基因型確定生物個(gè)體的表型。然而,表觀遺傳學(xué)的探討表明,遺傳并不是那么簡潔,表觀遺傳對(duì)遺傳觀的沖擊,也使進(jìn)化觀的探討更加困難。生命本質(zhì)上是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體,基因與環(huán)境的“共舞”,才會(huì)奏響生命與環(huán)境相適應(yīng)、協(xié)同進(jìn)化的奇妙“樂章”。(1)基因突變和基因重組是否屬于表觀遺傳?為什么?(2)人們用“病來如山倒”形容疾病的發(fā)生比較突然,請(qǐng)結(jié)合文中內(nèi)容反對(duì)這種觀點(diǎn)。(3)在進(jìn)化上,有一種觀點(diǎn)叫作“獲得性遺傳”,認(rèn)為“獲得的變異可遺傳給后代”。從基因與環(huán)境關(guān)系角度,這種觀點(diǎn)是否有科學(xué)依據(jù)?請(qǐng)結(jié)合本文闡述理由?！厩榫硲?yīng)用】請(qǐng)閱讀下面科普短文,并回答問題。暴飲暴食是不良飲食習(xí)慣。20世紀(jì)80年頭,探討者追蹤瑞典某小鎮(zhèn)從小有暴食習(xí)慣的男性,發(fā)覺他們孫輩的平均壽命竟比同齡正常進(jìn)食男性的孫輩短32年。這令探討者非常驚異,莫非從小形成的飲食習(xí)慣還會(huì)影響后代壽命嗎?孟德爾、摩爾根等遺傳學(xué)家對(duì)遺傳規(guī)律的闡釋,使人們普遍接受了基因?qū)W說,認(rèn)為親子代之間的遺傳由基因確定。然而,上述調(diào)查結(jié)果顯示,飲食習(xí)慣等個(gè)人行為好像可以影響后代的性狀表現(xiàn)。分子生物學(xué)探討揭示,某些環(huán)境因素雖然沒有變更基因的堿基序列,卻會(huì)引起基因序列等的特定化學(xué)修飾,即表觀修飾,進(jìn)而影響基因表達(dá),且這種表觀修飾還可能傳遞給后代,使子代表型發(fā)生變更,這通常被稱為表觀遺傳。表觀遺傳現(xiàn)象引發(fā)人們對(duì)于遺傳機(jī)制、遺傳與發(fā)育以及生物進(jìn)化等的思索。建立在達(dá)爾文自然選擇學(xué)說基礎(chǔ)上的現(xiàn)代進(jìn)化理論認(rèn)為,突變和基因重組供應(yīng)進(jìn)化的原材料,自然選擇使種群基因頻率發(fā)生定向變更。表觀遺傳現(xiàn)象則展示了,環(huán)境引發(fā)的化學(xué)修飾能將親代適應(yīng)環(huán)境的性狀遺傳給后代,這好像與現(xiàn)代進(jìn)化理論的某些觀點(diǎn)有所不同。隨著生物學(xué)的快速發(fā)展,許多生物學(xué)概念都在發(fā)生著變更,新的概念和理論不斷替代舊的概念和理論推動(dòng)人們的相識(shí)發(fā)展,這正是科學(xué)發(fā)展的軌跡。(1)本文探討的生物學(xué)話題是。

(2)現(xiàn)代進(jìn)化理論的兩個(gè)理論基礎(chǔ)是。

A.基因?qū)W說B.表觀遺傳學(xué)C.自然選擇學(xué)說(3)有人認(rèn)為“表觀遺傳過程中發(fā)生了遺傳信息的變更”,請(qǐng)結(jié)合文中內(nèi)容和你對(duì)遺傳信息的理解,推斷這一觀點(diǎn)是否正確,并闡述理由。(4)請(qǐng)結(jié)合本文內(nèi)容,在下圖中補(bǔ)充填寫“表觀修飾”等詞匯,并添加必要的連線和注釋,展示你對(duì)表觀修飾及表觀修飾在親子代間傳遞的理解。第2課時(shí)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系必備學(xué)問·固本夯基一、1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)缺失3個(gè)CFTR蛋白結(jié)構(gòu)T∥AA∥T纈氨酸鐮刀狀溶血性貧血2.酶的合成代謝過程(1)酪氨酸酶酪氨酸酶黑色素不能將酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素(2)DNA序列淀粉分支酶降低皺粒淀粉分支酶高圓粒二、1.細(xì)胞分化形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能2.(1)細(xì)胞基本生命活動(dòng)核糖體蛋白基因ATP合成酶基因(2)卵清蛋白基因胰島素基因三、堿基序列可遺傳變更生長、發(fā)育和蒼老DNA甲基化組蛋白甲基化四、多多【概念檢測】1.(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)√2.(1)√(2)×(3)×(4)√核心考點(diǎn)·實(shí)力提升考點(diǎn)【合作探究】探究1(1)提示這三種細(xì)胞都屬于雞的體細(xì)胞,經(jīng)受精卵有絲分裂、分化而來,因此基因組成相同,但是它們合成的蛋白質(zhì)種類不同。(2)提示在高度分化的體細(xì)胞中,基因是選擇性表達(dá)的。同一個(gè)體不同種類的體細(xì)胞中,DNA(基因)相同,而RNA、蛋白質(zhì)的種類不同。探究2(1)提示柳穿魚花的形態(tài)變更是因?yàn)長cyc基因的部分堿基被高度甲基化,小鼠毛色的變更是因?yàn)锳vy基因的前端有一段影響Avy基因表達(dá)的特別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)提示F1植株同時(shí)含有來自植株A和植株B的Lcyc基因。來自植株A的Lcyc基因能夠表達(dá),表現(xiàn)為顯性;來自植株B的Lcyc基因被甲基化,基因表達(dá)受到抑制,表現(xiàn)為隱性。因此,在同時(shí)含有這兩個(gè)基因的F1中,F1的花與植株A的相像。F1自交后,F2中有少部分植株含有兩個(gè)與植株B的Lcyc基因相同的基因,因此,這部分植株的花與植株B的相像。(3)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。(4)提示水毛茛兩種形態(tài)的葉,其細(xì)胞的基因組成是相同的。葉形的差異不是表觀遺傳的結(jié)果。同一株植株出現(xiàn)不同的葉型,最可能是環(huán)境因素導(dǎo)致的。【考向突破】1.B由圖可知,苯丙酮酸、多巴胺和黑色素等物質(zhì)的代謝與酶的合成干脆相關(guān),而酶的合成是由基因限制的說明基因可以通過限制酶的合成來限制生物的性狀;基因1若發(fā)生變更,則多巴胺和黑色素的合成都受影響說明一個(gè)基因可以影響多特性狀;多巴胺和黑色素的合成也都受多個(gè)基因的限制,說明一特性狀可以由多個(gè)基因限制。2.D動(dòng)物體中的體細(xì)胞不會(huì)脫分化到受精卵的狀態(tài),A項(xiàng)正確;同一個(gè)體的神經(jīng)細(xì)胞與巨噬細(xì)胞染色體數(shù)目相同,B項(xiàng)正確;神經(jīng)細(xì)胞與巨噬細(xì)胞的功能不同是由于細(xì)胞在分化過程中基因選擇性表達(dá),C項(xiàng)正確;神經(jīng)細(xì)胞與巨噬細(xì)胞的形成是細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化的結(jié)果,其發(fā)生的細(xì)胞分裂為有絲分裂,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.D傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,基因的堿基序列代表了遺傳信息,堿基序列變更才會(huì)引起遺傳信息變更,從而引起生物的變異,表觀遺傳的發(fā)覺,證明堿基序列沒有變更,生物的性狀也可能出現(xiàn)變更,A項(xiàng)正確;表觀遺傳導(dǎo)致的變異可以遺傳給下一代,屬于可以遺傳的變異,B項(xiàng)正確;DNA的甲基化、組蛋白的甲基化和乙?；紩?huì)影響基因的表達(dá),從而導(dǎo)致表觀遺傳現(xiàn)象,C項(xiàng)正確;表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和蒼老的整個(gè)生命活動(dòng)過程中,D項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)科素養(yǎng)達(dá)成評(píng)價(jià)情境探究一(1)提示翻譯的模板,復(fù)制的模板,病毒的重要組成成分。(2)提示圖中物質(zhì)M是以+RNA為模板翻譯而來的,N是M在蛋白酶的作用下形成的,且能夠催化①②過程,因此M、N都是蛋白質(zhì),合成物質(zhì)M、N的場所是宿主細(xì)胞的核糖體,原料是氨基酸,來自宿主細(xì)胞。(3)提示正義單鏈RNA病毒的遺傳信息傳遞:+RNA-RNA+RNA蛋白質(zhì)。HIV的遺傳信息傳遞:。(4)提示核酸包括DNA和RNA,凡是由細(xì)胞構(gòu)成的生物,遺傳物質(zhì)都是DNA,在非細(xì)胞生物病毒中,有些病毒的遺傳物質(zhì)是DNA,有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,因此核酸是一切生物的遺傳物質(zhì);絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,因此DNA是