高中生物必修二（人教版）：第4章基因的表達(dá)第2節(jié)

1、第四章基因的表達(dá)2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系課標(biāo)要點(diǎn)學(xué)法指導(dǎo)1.概述細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(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1.科學(xué)思維：闡述基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系2科學(xué)思維、生命觀念：理解細(xì)胞分化的本質(zhì)3科學(xué)思維：說出表觀遺傳的概念及其機(jī)制知識(shí)導(dǎo)圖課前 新知導(dǎo)學(xué)1基因控制性狀的兩種途徑基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系酶的合成代謝過程蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)2基因?qū)π誀畹目刂茖?shí)例(連線)提示：不一定?；蛑械倪z傳信息發(fā)生改變，則生物的性狀一定會(huì)改變嗎？下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，判斷下列相關(guān)敘述的正誤。(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)

2、細(xì)胞中。()(2)圖中過程需RNA聚合酶的催化，過程需tRNA的協(xié)助。()(3)過程的結(jié)果存在差異的直接原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同。()(4)圖中過程發(fā)生的場所分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的核糖體。()(5)人體衰老引起白發(fā)的原因是圖中酪氨酸酶不能合成。()(6)基因控制囊性纖維化與基因2控制性狀的方式相同。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)1生物體多種性狀的形成，都是以_為基礎(chǔ)的。2表達(dá)基因的分類(連線)基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化細(xì)胞分化3細(xì)胞分化的本質(zhì)就是_。4基因選擇性表達(dá)的原因：與基因表達(dá)的_有關(guān)?；虻倪x擇性表達(dá)調(diào)控提示：所含基因一樣，但所表達(dá)的基因有差別。一個(gè)人的不同種類體細(xì)

3、胞的細(xì)胞核中所含有的基因一樣嗎？所表達(dá)的基因一樣嗎？判斷下列敘述的正誤。(1)肌細(xì)胞與幼紅細(xì)胞中基因、mRNA、蛋白質(zhì)均不同。()(2)胰島B細(xì)胞有胰島素基因而無抗體基因，故可以產(chǎn)生胰島素而不能產(chǎn)生抗體。()(3)同一個(gè)體的小腸上皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞所含基因不同。()(4)斷尾壁虎長出新尾巴過程中發(fā)生了細(xì)胞分化。()(5)ATP合成酶基因?qū)儆谏莩藁颍诓煌?xì)胞中選擇性表達(dá)。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)1基因表達(dá)調(diào)控的含義：基因什么時(shí)候表達(dá)、在哪種細(xì)胞中表達(dá)以及_的高低都是受到調(diào)控的。2表觀遺傳概念：生物體基因的_保持不變，但_發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。表觀遺傳表達(dá)水平堿基序列基因的表

4、達(dá)和表型3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_的關(guān)系。(2)一個(gè)性狀可以受到_個(gè)基因的影響。(3)一個(gè)基因也可以影響_個(gè)性狀。(4)生物體的性狀也不完全是由基因決定的，_對性狀也有著重要影響。一一對應(yīng)多多環(huán)境提示：不一定。基因與性狀之間一定就是一一對應(yīng)的關(guān)系嗎？下列關(guān)于基因與性狀之間關(guān)系的敘述，錯(cuò)誤的是()A很多情況下一對基因決定一個(gè)性狀B有的情況下多對基因決定一個(gè)性狀C有的情況下一對基因決定多個(gè)性狀D生物體的性狀不會(huì)受到環(huán)境的影響【答案】D【解析】生物體的性狀是基因型和外界環(huán)境共同作用的結(jié)果，生物體的性狀受環(huán)境的影響。課堂 素養(yǎng)初培1基因控制生物性狀的

5、兩種途徑基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系知識(shí)歸納項(xiàng)目途徑1(直接控制)途徑2(間接控制)實(shí)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(jìn)而控制生物體的性狀1如圖1是豌豆的圓粒和皺粒產(chǎn)生的機(jī)理，圖2是囊性纖維化的病因圖解。請據(jù)圖思考下列問題：(1)圖1中豌豆呈圓?；虬櫫Ｅc哪種基因和酶有關(guān)？為什么相關(guān)基因異常則為皺粒？(2)囊性纖維化的直接病因是什么？根本病因又是什么？(3)圖1和圖2分別表示基因控制性狀的哪種途徑？提示：(1)與豌豆的淀粉分支酶基因及其表達(dá)的產(chǎn)物淀粉分支酶有關(guān)。如果淀粉分支酶基因異常，則不能合成淀粉分支酶，也就不能合成淀粉，導(dǎo)致淀粉少而蔗糖多，蔗糖的

6、吸水能力差，水分少而表現(xiàn)為皺粒。(2)直接病因是CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常，根本原因是CFTR基因缺失3個(gè)堿基。(3)圖1所示的是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，屬于間接控制；圖2所示的是通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。2如下圖，同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉是扁平的，而浸在水中的葉片深裂成絲狀。(1)葉片呈扁平或絲狀，能否說明形狀不同的葉片中基因不同？葉片不同的原因是什么？(2)基因型相同，則表現(xiàn)型是否相同？請用一等式表示基因型、表現(xiàn)型和生活環(huán)境之間的關(guān)系。提示：(1)不能，不同形狀的葉片中基因是相同的。葉片不同是由生活環(huán)境引起的。(2)不一定相同。表現(xiàn)型基因型

7、生活環(huán)境。對點(diǎn)精練1下圖為基因的作用與性狀的表現(xiàn)流程示意圖。正確的選項(xiàng)是()A過程是轉(zhuǎn)錄，它以DNA的兩條鏈為模板、四種核糖核苷酸為原料合成mRNAB過程中只需要mRNA、氨基酸、核糖體、酶、ATP即可完成C人的鐮狀細(xì)胞貧血是基因?qū)π誀畹闹苯涌刂?，使得結(jié)構(gòu)蛋白發(fā)生變化所致D某段DNA上發(fā)生了基因突變，則形成的mRNA和蛋白質(zhì)一定會(huì)改變【答案】C【解析】過程是轉(zhuǎn)錄，它以DNA的一條鏈為模板、四種核糖核苷酸為原料合成mRNA，A錯(cuò)誤；過程中除了需要mRNA、氨基酸、核糖體、酶、ATP外，還需要tRNA才能完成翻譯過程，B錯(cuò)誤；人的鐮狀細(xì)胞貧血是基因?qū)π誀畹闹苯涌刂?，是通過控制血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)來直

8、接影響性狀的，C正確；某段DNA上發(fā)生了基因突變，如果參與轉(zhuǎn)錄，則形成的mRNA會(huì)改變，但由于密碼子的簡并性，所以合成的蛋白質(zhì)不一定會(huì)改變，D錯(cuò)誤。2下圖為豌豆種子圓粒性狀的產(chǎn)生機(jī)制，請據(jù)圖判斷，下列敘述有誤的是()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Bb過程能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的物質(zhì)是堿基A與T，C與GC當(dāng)R中插入一小段DNA序列后，豌豆不能合成淀粉分支酶，而使蔗糖增多，其發(fā)生的變異是基因突變D此圖解說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制性狀【答案】B【解析】基因的本質(zhì)是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段；b過程為翻譯，發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的物質(zhì)是mRNA上的密碼子對應(yīng)的堿基

9、與tRNA上的反密碼子相對應(yīng)的堿基，兩種RNA上均沒有T；當(dāng)R中插入一小段DNA序列后，導(dǎo)致R基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，豌豆不能合成淀粉分支酶而使蔗糖增多，影響了細(xì)胞代謝，屬于基因突變。1基因選擇性表達(dá)的結(jié)果(1)細(xì)胞形態(tài)的改變：如肌細(xì)胞的梭形、哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞的圓餅狀、神經(jīng)細(xì)胞的突起狀等。(2)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化：細(xì)胞器的種類和數(shù)量發(fā)生變化。(3)細(xì)胞功能的特化：執(zhí)行特定的功能，如運(yùn)動(dòng)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(dòng)蛋白等?；虻倪x擇性表達(dá)與表觀遺傳知識(shí)歸納2表觀遺傳機(jī)制(1)細(xì)胞分裂、分化過程中內(nèi)外因素的共同作用導(dǎo)致DNA甲基化、構(gòu)成

10、染色體的組蛋白的甲基化、乙酰化等修飾。(2)甲基化等修飾抑制了基因的表達(dá)。3基因與性狀的關(guān)系(1)一個(gè)基因決定一種性狀(多數(shù)性狀受單基因控制)。(2)一個(gè)基因影響多種性狀(如基因間相互作用)。(3)多個(gè)基因控制一種性狀(如身高、體重等)。圖解如下：下圖是人體三種細(xì)胞內(nèi)的部分基因及它們的活動(dòng)狀態(tài)，請據(jù)圖分析：(1)上述基因?qū)儆诠芗一虻氖莀，屬于奢侈基因的是_。(2)這三種細(xì)胞“血紅蛋白基因”均_(填“能”或“不能”)表達(dá)，所以這三種細(xì)胞不包括_；A細(xì)胞可產(chǎn)生“胰島素”，應(yīng)為_細(xì)胞；B細(xì)胞可產(chǎn)生“卵清蛋白”，應(yīng)為_細(xì)胞。(3)若用胰島素基因作探針檢測A、B、C三種細(xì)胞的DNA分子，檢測結(jié)果如何？

11、若將探針改作檢測胰島素基因的mRNA，其檢測結(jié)果如何？(4)造成細(xì)胞A、B、C在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)差異的原因是什么？提示：(1)ab、c、d(2)不能紅細(xì)胞胰島(B)輸卵管(3)A、B、C三種細(xì)胞中均含胰島素基因，但該基因只有在A細(xì)胞中才能轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA，故用胰島素基因作探針，三種細(xì)胞均可檢測到胰島素基因，若將探針改作胰島素基因的mRNA，則只有A細(xì)胞能檢測到胰島素基因的mRNA。(4)基因的選擇性表達(dá)。【歸納拓展】細(xì)胞分化的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：(1)細(xì)胞分化的標(biāo)志分子水平：合成了某種細(xì)胞特有的蛋白質(zhì)，如唾液淀粉酶、胰島素等。細(xì)胞水平：形成不同種類的細(xì)胞。(2)分化細(xì)胞表達(dá)的基因管家基因：所

12、有細(xì)胞均表達(dá)的一類基因，其表達(dá)產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。奢侈基因：不同類型細(xì)胞特異性表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物賦予不同細(xì)胞特異性的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因。(3)細(xì)胞分化的“變”與“不變”不變：DNA、tRNA、rRNA、細(xì)胞的數(shù)目。改變：mRNA、蛋白質(zhì)的種類，細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。對點(diǎn)精練1下圖表示同一個(gè)體的5種細(xì)胞中5種基因的表達(dá)情況，下列分析錯(cuò)誤的是()A此圖能說明細(xì)胞分化的本質(zhì)B基因b可能控制RNA聚合酶的合成C細(xì)胞中mRNA差異最大的是細(xì)胞2和4D一般來說，這5種細(xì)胞的核遺傳物質(zhì)相同【答案】C【解析】題圖顯示，同一個(gè)體的5種細(xì)胞中

13、基因表達(dá)的情況有差異，說明基因在不同細(xì)胞中選擇性表達(dá)，體現(xiàn)了細(xì)胞分化的本質(zhì)，A項(xiàng)正確；5種細(xì)胞中都有相關(guān)基因表達(dá)，基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄過程中有RNA聚合酶參與，說明5種細(xì)胞中都有RNA聚合酶，基因b在5種細(xì)胞中都表達(dá)了，故其可能是控制RNA聚合酶合成的基因，B項(xiàng)正確；細(xì)胞2和4中mRNA有2種不同，而3和4中mRNA有4種不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；5種細(xì)胞均來源于同一個(gè)受精卵，故它們細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)通常是相同的，D項(xiàng)正確。2(2019陜西西安聯(lián)考)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)所含有的核基因及這些基因表達(dá)的情況(“”表示該基因能表達(dá)，“”表示該基因未表達(dá))。下列有關(guān)說法正確的是()細(xì)胞

14、血紅蛋白基因胰島素基因抗體基因有氧呼吸酶基因紅細(xì)胞胰島B細(xì)胞漿細(xì)胞A. 均表示“”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【答案】A【解析】胰島B細(xì)胞合成并分泌胰島素，胰島素基因表達(dá)；漿細(xì)胞合成、分泌抗體，抗體基因表達(dá)；三種細(xì)胞都進(jìn)行有氧呼吸，有氧呼吸酶基因都表達(dá)，A正確。題表說明細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，B錯(cuò)誤。三種細(xì)胞中mRNA和蛋白質(zhì)種類不完全相同，有氧呼吸相關(guān)的酶相同，合成同種酶的模板mRNA相同，C錯(cuò)誤。三種細(xì)胞是同一個(gè)體中的體細(xì)胞，基因種類相同，只是表達(dá)的基因不同，D錯(cuò)誤

15、。課堂延伸提分易錯(cuò)易混：關(guān)于細(xì)胞分化的五個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)分化的細(xì)胞不一定不再進(jìn)行分裂，如B淋巴細(xì)胞等，接受抗原刺激后仍可再分裂。(2)并非所有干細(xì)胞都要發(fā)生分化。干細(xì)胞分裂后一部分細(xì)胞發(fā)生分化，成為具有特定功能的組織細(xì)胞；還有一部分保持分裂能力，用于干細(xì)胞本身的自我更新。(3)同一個(gè)體不同類型細(xì)胞的RNA不完全相同。同一個(gè)體的體細(xì)胞中核遺傳物質(zhì)相同，但由于不同細(xì)胞選擇性表達(dá)的基因不完全相同，因而轉(zhuǎn)錄生成的RNA及翻譯生成的蛋白質(zhì)不完全相同。(4)分化程度高的細(xì)胞其全能性不一定低。一般來說，細(xì)胞分化程度越高，全能性越難以表達(dá)，細(xì)胞分化程度越低，全能性越高，但卵細(xì)胞的分化程度較高，其全能性也較高。(

16、5)分化不會(huì)改變遺傳物質(zhì)。細(xì)胞分化是基因的選擇性表達(dá)，不會(huì)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變。已分化的細(xì)胞都含有保持該物種遺傳性所需要的全套遺傳物質(zhì)，因而都具有全能性。例下列能說明人體細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生分化的是()A存在胰島素基因B產(chǎn)生RNA聚合酶C形成組織和器官D進(jìn)行葡萄糖氧化分解【答案】C【解析】人體所有細(xì)胞都是由同一個(gè)受精卵經(jīng)有絲分裂形成的，都具有胰島素基因，這與細(xì)胞分化無關(guān)；人體幾乎所有細(xì)胞都能合成mRNA，因此都能產(chǎn)生RNA聚合酶；形成組織和器官的過程中發(fā)生了細(xì)胞分化；所有細(xì)胞均會(huì)進(jìn)行細(xì)胞呼吸，分解葡萄糖。小練 素養(yǎng)達(dá)成1細(xì)胞通過精準(zhǔn)的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了基因?qū)π誀畹目刂啤Ｏ铝杏嘘P(guān)說法，正確的是_?；蛑荒芡ㄟ^控制

17、蛋白質(zhì)的合成來控制生物體的性狀同一個(gè)體的不同組織細(xì)胞中蛋白質(zhì)種類不完全相同柳穿魚花的不同形態(tài)是由一對等位基因控制的DNA的甲基化修飾不能遺傳給后代基因能否表達(dá)是基因表達(dá)調(diào)控的唯一方式基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，不同基因之間的作用可能相互影響【答案】【解析】基因控制性狀的途徑包括直接途徑和間接途徑兩種類型，錯(cuò)誤；同一個(gè)體的不同組織細(xì)胞中蛋白質(zhì)種類不完全相同，正確；柳穿魚花的不同形態(tài)是表觀遺傳現(xiàn)象，不是由一對等位基因控制的，錯(cuò)誤；DNA的甲基化修飾能遺傳給后代，錯(cuò)誤；基因表達(dá)調(diào)控包括基因能否表達(dá)以及表達(dá)水平的高低，錯(cuò)誤；不同基因之間的作用可能相互影響，正確。2關(guān)于表觀遺傳的理解，下列說法正確

18、的是()ADNA的甲基化與環(huán)境因素?zé)o關(guān)BDNA的甲基化影響基因的翻譯過程C表觀遺傳現(xiàn)象不符合孟德爾遺傳定律DDNA的甲基化導(dǎo)致基因的堿基序列改變【答案】C【解析】環(huán)境因素會(huì)影響DNA的甲基化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；DNA的甲基化影響基因的轉(zhuǎn)錄過程，B項(xiàng)錯(cuò)誤；表觀遺傳現(xiàn)象不符合孟德爾遺傳定律，C項(xiàng)正確；DNA的甲基化不會(huì)導(dǎo)致基因的堿基序列改變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3下列有關(guān)細(xì)胞分化的分析中錯(cuò)誤的是()A在個(gè)體發(fā)育過程中，有序的細(xì)胞分化能夠增加細(xì)胞的類型B從細(xì)胞器水平分析，細(xì)胞分化是細(xì)胞器的種類、數(shù)目改變的結(jié)果C細(xì)胞分化使各種細(xì)胞的遺傳物質(zhì)有所差異，導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)和功能各不相同D從蛋白質(zhì)角度分析，細(xì)胞分化是蛋白質(zhì)種類、數(shù)量改變的結(jié)果，這是細(xì)胞分化的直接原因【答案】C【解析】細(xì)胞分化的過程中，細(xì)胞會(huì)在形態(tài)、結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生穩(wěn)定性差異，故能夠增加細(xì)胞的類型，A正確；細(xì)胞分化的過程中，細(xì)胞的功能會(huì)出現(xiàn)差異，細(xì)胞器的種類、數(shù)目均會(huì)發(fā)生改變，B正確；細(xì)胞分化的過程中，各種細(xì)胞的核遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變，C錯(cuò)誤；細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，故蛋白質(zhì)種類、數(shù)量的改變是細(xì)胞分化的直接原因，D正確。 4脊椎動(dòng)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(dá)。以下推測正確的是()A肝細(xì)胞和胰島B細(xì)胞的呼吸