2023-2024學年 人教版 必修二 基因表達與性狀的關系 學案

第2節(jié)基因表達與性狀的關系[學習目標]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與細胞分化的關系。3.闡述表觀遺傳現(xiàn)象。一、基因表達產物與性狀的關系1．間接途徑：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．直接途徑：基因還能通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。1．(2023·江蘇徐州高一質檢)現(xiàn)代科學對皺粒性狀豌豆的形成給出了一個完整的回答：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，導致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又導致細胞內淀粉含量降低，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．淀粉是親水性很強的大分子有機物答案C解析淀粉分支酶具有合成淀粉的作用，C錯誤；淀粉是親水性很強的大分子有機物，圓粒豌豆中淀粉含量多，親水性強而飽滿，D正確。2．(多選)如圖為人體內基因對性狀的控制過程，據(jù)圖分析，下列相關敘述正確的是()A．基因1和基因2一般不會出現(xiàn)在人體內的同一個細胞中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的結果存在差異的直接原因是血紅蛋白結構的不同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答案CD解析人體細胞由同一個受精卵增殖、分化而來，基因1和基因2可出現(xiàn)在同一細胞中，A錯誤；圖中過程①為轉錄，需要RNA聚合酶的催化，過程②為翻譯，需要tRNA的協(xié)助，B錯誤。二、基因的選擇性表達與細胞分化1．生物體多種性狀的形成，都是以細胞分化為基礎的。2．表達的基因的類型(1)一類是在所有細胞中都表達的基因，指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必需的，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因。(2)另一類是只在某類細胞中特異性表達的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。3．細胞分化的本質是基因的選擇性表達。判斷正誤(1)細胞分化形成的細胞一般會保持分化后的狀態(tài)，不可逆轉()(2)在一個細胞中所有的基因都一定表達()(3)同一個體的不同組織細胞的形態(tài)、功能不同是基因選擇性表達的結果()(4)不同生物的細胞的形態(tài)、結構不同是基因不同造成的()答案(1)√(2)×(3)√(4)√解析(2)細胞分化的實質是基因的選擇性表達，因此在細胞中有的基因不表達。任務一：基因的選擇性表達1．根據(jù)教材“思考·討論：分析不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果”提供的資料，回答下列問題：(1)這3種細胞中合成的蛋白質種類有什么差別？提示輸卵管細胞只能合成卵清蛋白；紅細胞只能合成珠蛋白；胰島細胞只能合成胰島素。(2)3種細胞中的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，這一事實說明了什么？提示不同細胞內表達的基因不同。2．在不同類型的細胞中，表達的基因大致可以分為兩類，一類是在所有細胞中都表達的基因，這類基因指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必需的，這類基因我們稱為管家基因；另一類是只在某類細胞中特異性表達的基因，這類基因表達的產物賦予各種類型細胞特定的形態(tài)結構特征與功能，這類基因我們稱為奢侈基因。據(jù)此對下列基因進行歸類。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．同一動物個體的神經細胞與肌細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)分裂的細胞才具有細胞周期，神經細胞與肌細胞都是高度分化的細胞，不再繼續(xù)分裂，因此二者都不具有細胞周期；同一動物個體的神經細胞與肌細胞在功能上不同的原因是基因的選擇性表達，即二者合成的特定蛋白不同；同一個體的不同體細胞是由同一個受精卵發(fā)育而來的，所以同一個體的不同體細胞中含有的遺傳信息相同，核DNA含量也相同。4．同一個體中，在所有細胞中都表達的一類基因，稱為管家基因，只在某類細胞中特異性表達的基因稱為奢侈基因。下列相關敘述錯誤的是()A．管家基因指導合成的蛋白質是維持細胞生命活動所必需的B．奢侈基因表達的產物賦予細胞特定的形態(tài)、結構和功能C．所有細胞中都含有管家基因，但只有部分細胞含有奢侈基因D．奢侈基因能表達說明細胞已發(fā)生了分化答案C解析管家基因在所有細胞中都表達，其指導合成的蛋白質是維持細胞生命活動所必需的，A正確；奢侈基因只在某類細胞中特異性表達，其表達產物賦予細胞特定的形態(tài)、結構和功能，B正確；所有細胞中都含有管家基因和奢侈基因，奢侈基因只在特定細胞中表達，C錯誤。三、表觀遺傳及基因與性狀的對應關系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酰化等。(3)表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。(4)實例：蜂王和工蜂。2．基因與性狀間的對應關系(1)基因控制生物體的性狀eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①一個基因\o(→,\s\up7(控制))一個性狀,②一個基因\o(→,\s\up7(控制))\a\vs4\al\co1(多個性狀如基因間相互作用),③多個基因\o(→,\s\up7(控制))\a\vs4\al\co1(一個性狀如人的身高)))(2)生物體的性狀還受環(huán)境條件的影響。(3)基因與基因、基因與基因表達產物、基因與環(huán)境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網(wǎng)絡，精細地調控著生物體的性狀。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發(fā)生改變()(2)吸煙會導致精子中DNA的甲基化水平升高，從而影響基因的表達()(3)基因與性狀是一一對應的關系()(4)生物有些性狀可以由多個基因決定，但一個基因不會與多個性狀有關()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應的關系。(4)生物有些性狀可以由多個基因決定，一個基因也可能與多個性狀有關。任務二：表觀遺傳結合教材“思考·討論：柳穿魚花的形態(tài)結構和小鼠毛色的遺傳”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)不同是基因不同導致的，還是基因的表達不同導致的？提示植株A與植株B的花形態(tài)不同是基因的表達不同導致的。(2)導致植株B中Lcyc基因不表達的原因是什么？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，表現(xiàn)為顯性；植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化，基因表達受到抑制，表現(xiàn)為隱性。因此，同時含有這兩個基因的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來自植株B的Lcyc基因，由于該基因被高度甲基化，基因表達受到抑制，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；因為F2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？提示因為小鼠的Avy基因的前端有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點，當這些位點甲基化后，Avy基因的表達就受到抑制，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？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。表觀遺傳的特點及調控機制(1)特點①可遺傳性：即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細胞、個體間遺傳。②可逆性的基因表達：如甲基化時，可影響基因的表達；去甲基化時，可恢復基因的表達。③不變性：基因的堿基序列不變。(2)三種常見的調控機制①DNA甲基化修飾：主要抑制轉錄。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)下列哪項不屬于表觀遺傳的特點()A．對表型的影響可遺傳給后代B．DNA分子堿基可能連接多個甲基基團C．甲基化導致DNA堿基序列發(fā)生改變D．可由組蛋白的某些修飾導致答案C解析表觀遺傳對表型的影響，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可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點，所以DNA分子堿基可能連接多個甲基基團，B不符合題意；甲基化不會導致DNA堿基序列發(fā)生改變，但會抑制相關基因表達，進而對表型產生影響，C符合題意；除了DNA甲基化，構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不符合題意。6．(2023·江蘇淮安高一期中)下列關于基因與性狀關