2023-2024學年 人教版　基因表達與性狀的關(guān)系 課件（68張）

第2節(jié)基因表達與性狀的關(guān)系第4章基因的表達1.概述細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)實現(xiàn)。2.概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。核心素養(yǎng)對接課標內(nèi)容要求1.根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能觀，理解細胞分化的實質(zhì)和表觀遺傳現(xiàn)象。2.構(gòu)建基因控制性狀的模型，理解基因與性狀的關(guān)系。3.了解白化病等，關(guān)注人類健康。必備知識·自主預(yù)習儲備01(2)舉例①豌豆的圓粒和皺粒。酶的合成代謝過程酪氨酸酶缺少酪氨酸酶蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)二、基因的選擇性表達與細胞分化1．細胞分化的意義：生物體多種性狀的形成，都是以________為基礎(chǔ)的。2．表達的基因分類(1)在所有細胞中都表達的基因：指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細胞基本生命活動所必需的，如______________、________________。(2)只在某類細胞中______表達的基因：如____________、__________。3．細胞分化的本質(zhì)：________________。細胞分化核糖體蛋白基因ATP合成酶基因特異性卵清蛋白基因胰島素基因基因的選擇性表達4．細胞分化的結(jié)果由于基因的選擇性表達，導(dǎo)致來自同一個體的體細胞中________和______不完全相同，從而導(dǎo)致細胞具有不同的形態(tài)和功能。5．基因的選擇性表達的原因：與基因表達的____有關(guān)。mRNA蛋白質(zhì)調(diào)控微思考同一個體不同體細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的根本原因和直接原因分別是什么？提示：根本原因是基因的選擇性表達，直接原因是合成了特定的蛋白質(zhì)。三、表觀遺傳1．表觀遺傳(1)概念：生物體基因的________保持不變，但________和____發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。(2)特性①普遍性：普遍存在于生物體的______________________________的過程中。②可遺傳性。(3)類型：______________、組蛋白的甲基化和乙?；?。(4)實例：蜂王和工蜂等。堿基序列基因表達表型生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動DNA的甲基化微思考吸煙有害健康，除了會使人的體細胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，影響基因的表達外，還有哪些方面？提示：對染色體上的組蛋白也會產(chǎn)生影響；另外，還含有致癌物質(zhì)，煙草中含有尼古丁會使人上癮。一個基因一個基因多個基因(2)生物體的性狀還受________的影響。(3)基因與基因、基因與____________、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錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控著生物體的性狀。環(huán)境因素基因表達產(chǎn)物判一判

（正確的打“√”，錯誤的打“×”）1．白化病是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的。 (

)提示：白化病是基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀的。2．核糖體蛋白基因幾乎在所有細胞中表達。 (

)3．同卵雙胞胎具有的微小差異與表觀遺傳有關(guān)。 (

)×√√4．基因與性狀的關(guān)系是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系。 (

)提示：

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)關(guān)系。生物體的一個性狀可以受到多個基因的影響，一個基因也可以影響多個性狀。5．生物性狀是由基因型和環(huán)境共同控制的。 (

)6．基因與基因、基因與基因表達產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用。 (

)×√√關(guān)鍵能力·重難探究達成02核心點一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系核心點二基因的選擇性表達與表觀遺傳核心點一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系材料1鐮狀細胞貧血的出現(xiàn)是由于控制血紅蛋白合成的基因中一個堿基對發(fā)生變化，導(dǎo)致血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，紅細胞呈鐮刀狀，容易破裂，使人患溶血性貧血。材料2牽?；ǖ念伾饕苫ㄇ嗨貨Q定，如圖為花青素的合成與顏色變化的過程示意圖。1．控制血紅蛋白合成的基因中堿基對的變化是如何改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的？提示：基因中堿基對發(fā)生改變，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中密碼子改變，進而導(dǎo)致翻譯的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。2．牽?；ǖ念伾€與細胞中的pH有關(guān)，這說明什么？提示：牽?；ǖ男誀钜彩墉h(huán)境的影響。3．牽牛花的葉肉細胞中是否也含有基因①②③？如果有，也能全部表達嗎？提示：牽?；ǖ娜~肉細胞中也含有基因①②③，但由于細胞的分化，使基因選擇性表達，故這3個基因不一定都能表達。4．材料1、材料2分別反映了基因是如何控制生物體性狀的？提示：材料1：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；材料2：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。1．基因控制性狀的兩種方式

方式1方式2實質(zhì)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基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀2．體現(xiàn)生物性狀的物質(zhì)(1)蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。部分結(jié)構(gòu)蛋白直接參與生物體、細胞的結(jié)構(gòu)組成，基因可通過控制結(jié)構(gòu)蛋白的合成直接控制生物體的性狀。1．下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，下列分析正確的是(

)A.基因1和基因2一般不會出現(xiàn)在人體內(nèi)的同一個細胞中B.圖中①過程需要RNA聚合酶的催化，②過程不需要tRNA的協(xié)助C.④⑤過程的結(jié)果存在差異的根本原因是血紅蛋白結(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，進而控制生物體的性狀√D

[人體細胞由同一個受精卵增殖、分化而來，因此基因1和基因2可以出現(xiàn)在同一個細胞中；圖中①過程為轉(zhuǎn)錄，需要RNA聚合酶的催化，②過程為翻譯，需要tRNA的協(xié)助；④⑤過程的結(jié)果存在差異的根本原因是基因結(jié)構(gòu)的不同。]2．下圖為脈孢霉菌體內(nèi)精氨酸的合成途徑示意圖，下列說法錯誤的是(

)A.若基因①表達，一定能合成鳥氨酸，但不一定能合成瓜氨酸B.精氨酸是最終產(chǎn)物，要合成精氨酸，需要基因①②③④同時表達C.圖中代謝過程說明基因可以通過控制蛋白質(zhì)的合成直接控制生物體的性狀D.圖中代謝過程說明一個性狀可以由多個基因共同控制√C

[由圖可知，若基因①表達，一定能合成鳥氨酸，但由于不確定基因②的表達情況，因此不一定能合成瓜氨酸，A正確；合成最終的精氨酸需要酶①、酶②、酶③、酶④的參與，則需要基因①②③④同時表達，B正確；圖中代謝過程可說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而間接控制生物體的性狀，C錯誤；精氨酸的合成與多種基因有關(guān)，說明基因與性狀的關(guān)系并不都是簡單的線性關(guān)系，一個基因可以影響多個性狀，而一個性狀也可以由多個基因共同控制，D正確。]方法技巧

基因控制生物性狀的方式的判斷(1)若生物性狀直接由蛋白質(zhì)體現(xiàn)，則應(yīng)為基因通過控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。(2)若體現(xiàn)生物性狀所涉及的物質(zhì)并非蛋白質(zhì)（如植物激素），則基因?qū)ζ淇刂仆峭ㄟ^“控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀”這一間接途徑實現(xiàn)的。核心點二基因的選擇性表達與表觀遺傳材料1已知雞的成熟紅細胞能產(chǎn)生β珠蛋白，雞的胰島B細胞能產(chǎn)生胰島素。為研究相應(yīng)的兩種細胞中是否存在相應(yīng)的兩種基因和基因能否表達，現(xiàn)分別對這兩種細胞中提取的總DNA片段和總RNA片段進行檢測，結(jié)果如下表。注：“＋”為檢測到相應(yīng)物質(zhì)，“－”為未檢測到相應(yīng)物質(zhì)。實驗組別實驗一（細胞總DNA片段）實驗二（細胞總RNA片段）基因種類成熟紅細胞胰島B細胞成熟紅細胞胰島B細胞β珠蛋白基因＋＋＋－胰島素基因＋＋－＋1．材料1的實驗一和實驗二的結(jié)果分別說明什么？提示：實驗一說明：兩種細胞中均存在β珠蛋白基因和胰島素基因。實驗二說明：成熟紅細胞中β珠蛋白基因能表達而胰島素基因不表達，胰島B細胞則反之。2．材料1中的兩種細胞的分化是由細胞在發(fā)育過程中某些基因被丟失所致，這種說法正確嗎？說明理由。提示：不正確。細胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達，遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變。3．分析材料2的實驗可得出的實驗結(jié)論是什么？提示：加入5-azaC引起擬南芥出現(xiàn)的新性狀（種皮顏色改變）會遺傳給下一代。1．基因選擇性表達的結(jié)果(1)細胞形態(tài)的改變：如肌細胞的梭形、哺乳動物成熟紅細胞的圓餅狀、神經(jīng)細胞的突起狀等。(2)細胞結(jié)構(gòu)的變化：細胞器的種類和數(shù)量發(fā)生變化。(3)細胞功能的特化：執(zhí)行特定的功能，如運動功能、反射功能、免疫功能等。(4)特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗體、胰島素、血紅蛋白和肌動蛋白等。2．表觀遺傳機制(1)DNA的甲基化基因中的堿基序列沒有變化，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，進而影響表型。(2)構(gòu)成染色體的組蛋白的乙?；揎椪婧松锛毎酥械腄NA與一些蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，帶負電荷的DNA“纏繞”在帶正電荷的蛋白質(zhì)（如組蛋白）上，使細長的DNA卷成緊密的結(jié)構(gòu)。乙?；揎椌褪怯靡阴；呀M蛋白的正電荷屏蔽掉。組蛋白的正電荷一旦減少，其與DNA的結(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。3．基因與性狀的關(guān)系(1)一個基因決定一個性狀（多數(shù)性狀受單基因控制）。(2)一個基因影響多個性狀（如基因間相互作用）。(3)多個基因控制一個性狀（如身高、體重等）。特別提醒

(1)生物的性狀不只受基因控制，環(huán)境對性狀也有影響，如后天營養(yǎng)和體育鍛煉會影響人的身高。(2)基因的表達產(chǎn)物可發(fā)生表觀遺傳的差異，引起生物的性狀不同。3．人體是由受精卵分裂分化形成的，體內(nèi)有多種細胞，如紅細胞、白細胞等。下表表示人體紅細胞中血紅蛋白基因的表達情況，表中A～F表示相關(guān)基因，“＋”表示表達，“－”表示不表達。下列有關(guān)細胞分化的說法，錯誤的是(

)發(fā)育時期相關(guān)基因活性ABCDEF胚胎＋＋＋－－－胎兒－－＋＋－－成人－－＋－＋＋A.細胞分化導(dǎo)致紅細胞和白細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同B．細胞分化導(dǎo)致不同發(fā)育時期紅細胞內(nèi)表達的基因不完全相同C．個體發(fā)育過程中，不同種類細胞中遺傳信息的表達情況不完全相同D．生長發(fā)育的不同時期，細胞中的基因會在特定的時間選擇性表達√B

[細胞分化是指在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，細胞分化導(dǎo)致紅細胞和白細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同，A正確；細胞內(nèi)基因選擇性表達引起細胞分化，而不是細胞分化引起細胞中基因發(fā)生選擇性表達，B錯誤；在個體發(fā)育過程中，由于細胞分化，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同，C正確；表中自變量為人體生長發(fā)育的不同時期，因變量為紅細胞中基因的表達情況，通過比較發(fā)現(xiàn)，不同發(fā)育階段表達的基因種類不完全相同，D正確。]4．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Dnmt3基因表達的一種DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶，能使DNA某些區(qū)域添加甲基基團（如圖所示）。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(

)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．胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以與鳥嘌呤配對√應(yīng)用創(chuàng)新·問題情境探究03隨著分子遺傳學的發(fā)展，“DNA甲基化影響基因表達”的研究越來越受到關(guān)注。某種小鼠體內(nèi)的A基因能控制蛋白X的合成，a基因不能控制蛋白X的合成。蛋白X是小鼠正常發(fā)育必需的一種蛋白質(zhì)，缺乏時小鼠表現(xiàn)為個體較?。ㄙ迨螅?。A基因的表達受到A基因上游一段DNA序列（P序列）調(diào)控。P序列甲基化（胞嘧啶上添加—CH3）后，A基因不能表達；P序列非甲基化時，A基因正常表達，如圖。A基因的P序列在精子中是非甲基化的，傳給子代后能正常表達，在卵細胞中是甲基化的，傳給子代后不能表達。A基因的P序列甲基化導(dǎo)致基因控制的性狀發(fā)生改變，并未改變基因中的堿基序列。結(jié)合文字信息分析和比較可知，DNA甲基化影響卵細胞中基因的表達，由此推出雜交的實驗結(jié)果。(1)已知基因突變是指DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，而引起的基因堿基序列的改變。DNA甲基化導(dǎo)致基因控制的性狀發(fā)生改變。這種現(xiàn)象屬于基因突變嗎？請說明理由。提示：不屬于。DNA甲基化不改變基因的堿基序列。(2)某基因型為Aa的小鼠是侏儒鼠，產(chǎn)生該侏儒鼠的原因是什么？若純合侏儒雌鼠與純合正常雄鼠雜交得F1，F(xiàn)1雌雄個體間隨機交配，則F2的表型及比例為多少？提示：A基因來自卵細胞，P序列甲基化，A基因不能表達。F2的表型及比例為正常鼠∶侏儒鼠＝1∶1。1．表觀遺傳是指生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。2．基因控制生物性狀的兩種方式：(1)通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。(2)通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。3．細胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達，生物體多種多樣的性狀都是以細胞分化為基礎(chǔ)的。4．一個性狀可以受到多個基因的影響，一個基因也可以影響多個性狀。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。學習效果·隨堂評估自測041．如圖為皺粒豌豆形成的原因和囊性纖維化的病因圖解。下列敘述正確的是(

)12345A．兩個實例都說明基因和性狀是一一對應(yīng)的關(guān)系B．用光學顯微鏡可觀察到淀粉分支酶基因發(fā)生的變化C．圖中CFTR基因和淀粉分支酶基因都發(fā)生了改變D．CFTR基因結(jié)構(gòu)異常后無法進行轉(zhuǎn)錄和翻譯12345√C

[淀粉分支酶基因說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀，CFTR基因說明基因通過控制蛋白質(zhì)的合成直接控制生物體的性狀，A錯誤；光學顯微鏡不能觀察到基因突變，B錯誤；圖中淀粉分支酶基因插入了外來DNA序列，CFTR基因缺失了3個堿基，二者都發(fā)生了基因突變，C正確；CFTR基因結(jié)構(gòu)異常但仍能進行轉(zhuǎn)錄和翻譯，只是翻譯出的蛋白質(zhì)功能異常，D錯誤。]123452．脊椎動物的一些基因活性與其周圍特定胞嘧啶的甲基化有關(guān)，甲基化使基因失活，相應(yīng)的非甲基化能活化基因的表達，以下推測正確的是(

)A．肝細胞和胰島B細胞的呼吸酶基因均處于甲基化狀態(tài)B．肝細胞和胰島B細胞的胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)C．肝細胞的呼吸酶基因和胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)D．胰島B細胞的呼吸酶基因和胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)12345√D

[分析題意可知，特定胞嘧啶非甲基化能活化基因的表達，肝細胞和胰島B細胞中均存在呼吸酶，表明呼吸酶基因均處于非甲基化狀態(tài)，肝細胞的胰島素基因處于甲基化狀態(tài)，胰島B細胞的胰島素基因處于非甲基化狀態(tài)，A、B、C錯誤，D正確。]123453．表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體生命活動過程中。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A．表觀遺傳現(xiàn)象是因為在減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程中堿基序列發(fā)生改變B．同一蜂群中的蜂王和工蜂在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面的不同與表觀遺傳有關(guān)C．柳穿魚Lcyc基因的部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達D．構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙?；刃揎椧矔绊懟虻谋磉_12345√A

[表觀遺傳是指DNA序列不發(fā)生變化，但基因的表達卻發(fā)生了可遺傳的改變，即基因型未發(fā)生變化而表型卻發(fā)生了改變，A錯誤；同一蜂群中的蜂王和工蜂由受精卵發(fā)育而來，它們在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面的不同與表觀遺傳有關(guān)，B正確；柳穿魚Lcyc基因的部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，進而對表型有影響，這屬于表觀遺傳，C正確；構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙?；刃揎椧矔绊懟虻谋磉_，D正確。]123454．下列有關(guān)基因、性狀和環(huán)境的敘述，錯誤的是(

)A．同一株水毛茛的不同葉型現(xiàn)象表明性狀受環(huán)境因素影響B(tài)．患紅綠色盲夫婦生的孩子均為色盲，說明該性狀是由遺傳因素決定的C．長翅果蠅的幼蟲在35℃下培養(yǎng)都是殘翅，可能與溫度影響酶活性有關(guān)D．基因型相同的個體表型都相同，表型相同的個體基因型可能不同12345√D

[性狀是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果，因此基因型相同的個體表型不一定相同，表型相同的個體基因型可能不同，如AA和Aa均表現(xiàn)為顯性，D錯誤。]123455．光敏色素在調(diào)節(jié)植物葉綠體的發(fā)育中發(fā)揮重要作用。如圖